Анизотропията е какво? Дефиниция и приложение

Тази статия ни казва, че анизотропията е неравенството на стойностите на определено физическо количество по различни посоки на твърдо тяло. Разкрива какво причинява анизотропията, къде се проявява, как се прилага. Също така е дадено кратко описание на анизотропния коефициент.

Определяне на анизотропията

Първо, даваме определение на това понятие. Анизотропията е разликата в свойствата и параметрите на обекта в различни посоки. Оказва се, че е малко неразбираемо и ясно изисква обяснение. Свойствата се разглеждат като всякакви характеристики на веществата - еластичност, скорост на звука, индекс на пречупване, топлопроводимост, електрическа проводимост. Така например, за скоростта на звука, анизотропията е феномен, когато звуковите вълни се разпространяват през ромска буца с различна скорост, отколкото заедно. В този случай тази характеристика помага да се определят скалите, разположени дълбоко в земната кора. Естественото размножаване по време на земетресение например или със специално създадено силно въздействие ще даде представа за плътността и ъгъла на възникване на различни минерали.

Какво причинява анизотропията?

При споменаването на този термин най-често се разбира анизотропията на кристалите. Този раздел разглежда физиката на твърдото тяло. И всеки учен в тази област най-напред знае: свойствата на материята зависят не само от атомите, от които се състои, но и от какъв ред и от кои части един от друг са свързани тези атоми. И най-важното: те зависят от групата на симетрията на получената структура. Има тридесет и две от тях. Групата на симетрията показва колко и какви движения трябва да се извършат, така че същите елементи да се припокриват и съвпадат напълно. Тези действия включват: обръщане около оста (под определен ъгъл), отражение от равнината или точка, инверсия. Групата на симетрията и показва коя ще бъде анизотропията на кристалите. Веществата с кубична структура, например, не притежават това свойство. Параметрите на такива твърди вещества са еднакви във всички посоки.

Какъв ъгъл е необходим за анизотропията?

По-горе сме дали пример, когато размножаването на звука не е еднообразно във взаимно напречно направление. Това е специален случай на това как се проявява анизотропията на свойствата, която се нарича оротропичен термин. Симетрията на кристалите обаче не е само кубична или орторбомична. Това е тригонално, когато повтарянето на елементите на структурата се случва, когато се обърнете към една трета от кръга, или дори шестоъгълна, тогава ъгълът на завъртане е равен на една шеста от окръжността. Симетрията на долната категория, моноклинична, прави възможно свойствата да бъдат неравномерни в кристала в три взаимно перпендикулярни посоки. Така, анизотропията е качество кристални тела, Тя може да се прояви под всякакви ъгли както в една равнина, така и в обем.

Всички имоти имат анизотропия?

Този въпрос е естествен. Ако една собственост в този кристал има анизотропия, трябва ли други параметри да следват този пример? Не е задължително. Вземете например кристали, които се използват в устройства за нощно виждане. Те са в състояние да конвертират невидима инфрачервена светлина в видимия диапазон (най-често една картина с различни нюанси на зелено). В такива материали анизотропията е главното свойство, което е подходящо за използване и може да бъде полезно. И за да бъде ефектът най-добър, кристалите трябва да се обърнат под определен ъгъл (за тази цел те са специално израснали стриктно по определен начин). В други направления радиационното преобразуване е по-малко или напълно отсъства. В този случай термичната проводимост, скоростта на звука или електродифузията в тях се разпределя равномерно във всички посоки. Също така се случва, че за една собственост ъгълът на разликата в нейните характеристики е един, а за друг - другият. Но това са вече доста екзотични случаи.

Къде другаде е анизотропия?

Когато човек чува "кристали", обикновено си представете полупрозрачна колона от кварц или аметист. Някои момичета вероятно мислят за декорации. Обаче, всяко твърдо вещество може да бъде кристално. Продуктите от желязо, алуминий, мед, калай също се състоят от кристали, които са много малки. И във всяко такова нещо на микро ниво се наблюдава и анизотропия на металите. Въпреки това, свойствата, които се разпространяват в перпендикулярни посоки по различни начини, много специфични и в ежедневието, са невидими. Например, в кубични кристали от желязо и алуминий, еластичните модули на Young се променят с избраната ос. Линейно разширение на калай в различни посоки се различава почти двойно. Въпреки това, такива подробности, като правило, не е необходимо да се вземат предвид всеки ден. В края на краищата, анизотропията на металите и последствията от тях като правило се поставят във всички възможни приложения на етапа на проектиране на неща, сгради, самолети, автомобили.

Как да изчислим анизотропията?

Всичко, написано по-горе, надяваме се, ясно каза на читателя какво е анизотропията. Възниква обаче друг въпрос: как можем да изчислим колко различни са свойствата по отношение на несъответстващите направления в твърдите вещества? За това има коефициент на анизотропия. Веднага направете резервация, за всяка стойност, която се изчислява по свой начин. Индикаторите, които изпитват анизотропия, могат да бъдат различни един от друг. Свойствата на механичната или квантова система се различават фундаментално, което е приемливо за една, а за друга тя ще бъде невъзможна или напълно невъзможна. Ето защо не е необходимо да се говори за коефициент, общ за всяка стойност. Нещо повече, често теоретично не може да се изчисли теоретично, тази стойност се получава само чрез експериментален метод. Анизотропният коефициент включва съотношението на стойностите на изследваното количество в различни посоки. Понякога тази цифра включва ъгъла между избраните посоки. Вярно е, че най-често само като индикатор в долната част на стойността на стойността. Например K_XY показва, че този коефициент се отнася до разликата в стойностите на физическото количество по оста x и y.