Anizotropie je co? Definice a aplikace

Tento článek nám říká, že anizotropie je nerovnost hodnot určité fyzické veličiny v různých směrech tuhého těla. Odhalí, co způsobuje anizotropii, kde se vyskytuje, jak se používá. Dále je uveden stručný popis koeficientu anizotropie.

Stanovení anizotropie

Nejprve uvádíme definici tohoto pojetí. Anizotropie je rozdíl ve vlastnostech a parametrech objektu v různých směrech. Ukazuje se to trochu nepochopitelné a jasně vyžaduje vysvětlení. Vlastnosti jsou chápány jako jakékoliv vlastnosti látek - elasticita, rychlost zvuku, index lomu, tepelná vodivost, elektrická vodivost. Například při rychlosti zvuku je anizotropie fenoménem, ​​kdy se zvukové vlny šíří přes horninovou hromadu s jinou rychlostí, než je to spolu. V tomto případě tato vlastnost pomáhá určit horniny ležící hluboko v zemské kůře. Přirozené šíření při zemětřesení, například, nebo při speciálně vytvořeném silném nárazu, poskytne představu o hustotě a úhlu výskytu různých minerálů.

Co způsobuje anizotropii?

Při zmíněném termínu se nejčastěji míní anizotropie krystalů. Tato část se zabývá fyzikou pevných látek. A každý vědec v této oblasti nejprve ví: vlastnosti hmoty závisí nejen na tom, z jakých atomů se skládá, ale také v jakém pořadí a jakými částmi navzájem jsou tyto atomy propojeny. A co je nejdůležitější: závisí na symetrické skupině výsledné struktury. Jsou tam třicet dva. Skupina symetrie ukazuje, kolik a jaké pohyby je třeba provést, aby se tytéž prvky zcela překrývaly a zcela shodovaly. Mezi tyto akce patří: otáčení osy (pod určitým úhlem), odraz od roviny nebo bodu, inverze. Skupina symetrie a ukazuje, jaká bude anizotropie krystalů. Látky s kubickou strukturou například tuto vlastnost nemají. Parametry těchto pevných látek jsou stejné ve všech směrech.

Jaký úhel je třeba pro anizotropii?

Dříve jsme uvedli příklad, kdy šíření zvuku není jednotné ve vzájemně příčných směrech. Toto je zvláštní případ toho, jak se projevuje anizotropie vlastností, která se nazývá orotropie. Nicméně, symetrie krystalů je nejen kubický nebo orthorhombický. Je to trigonální, když opakování elementů struktury nastane, když se obrátíte na třetinu kružnice, nebo dokonce šestiúhelníkový, pak se úhel natočení rovná jedné šestině kružnice. Symetrie nižší kategorie, monoklinická, umožňuje, aby vlastnosti byly v krystalu nerovnoměrné ve třech vzájemně kolmých směrech. Anizotropie je tedy kvalita krystalické těla, Může se projevovat v jakýchkoli úhlech jak v jedné rovině, tak v objemu.

Má všechny vlastnosti anizotropii?

Tato otázka je přirozená. Pokud má jedna vlastnost v tomto krystalu anizotropii, měly by se podle tohoto příkladu použít další parametry? Volitelné. Vezměte například krystaly, které se používají v zařízeních pro noční vidění. Jsou schopni převést neviditelné infračervené světlo do viditelného rozsahu (nejčastěji obrázek různých odstínů zeleně). V těchto materiálech je anizotropie hlavní vlastností, která je vhodná k použití a může být užitečná. A aby tento efekt byl nejlepší, krystaly by měly být otočeny pod určitým úhlem (pro tento účel jsou speciálně pěstovány striktně určitým způsobem). V jiných směrech je konverze radiace méně nebo úplně chybějící. V tomto případě je tepelná vodivost, rychlost zvuku nebo elektrodifuze v nich je rovnoměrně rozložena ve všech směrech. Stává se také, že u jedné vlastnosti je úhel rozdílu jeho charakteristik jeden a druhý - druhý. Ale to jsou již docela exotické případy.

Kde jinde je anizotropie?

Když člověk slyší "krystaly", obvykle si představte poloprůhledný sloupec křemene nebo ametystu. Některé dívky pravděpodobně myslí na dekorace. Avšak jakákoliv pevná látka může být krystalická. Výrobky vyrobené ze železa, hliníku, mědi, cínu se také skládají z krystalů, které jsou velmi malé. A v každé takové věci na mikro úrovni se také pozoruje anizotropie kovů. Vlastnosti, které se množí v kolmých směrech různými způsoby, velmi specifickými av každodenním životě, jsou neviditelné. Například v kubických krystalech železa a hliníku se Young`s elastic moduls liší podle zvolené osy. Lineární expanze cínu v různých směrech se liší téměř dvojnásobně. Takové podrobnosti však zpravidla nemusí být každý den zohledňovány. Koneckonců, anizotropie kovů a jejich důsledky jsou zpravidla položeny ve všech jejich možných aplikacích ve fázi projektování věcí, budov, letadel, aut.

Jak vypočítat anizotropii?

Všechno napsané výše, doufáme, jasně řeklo čtenáři, co je anizotropie. Objevuje se ovšem i další otázka: jak vypočítáme, jak jsou odlišné vlastnosti podél nekombinovaných směrů pevných látek? K tomu dochází k anizotropnímu koeficientu. Okamžitě provést rezervaci, pro každou hodnotu se vypočítá svým vlastním způsobem. Indikátory s anizotropií se mohou navzájem lišit. Vlastnosti mechanického nebo kvantového systému se zásadně liší, což je přijatelné pro jeden, za druhé bude nemožné nebo zcela nemožné. Proto není potřeba mluvit o nějakém koeficientu společném pro jakoukoliv hodnotu. Teoreticky se teoreticky teoreticky často nedá vypočítat, tato hodnota je získána pouze experimentální metodou. Koeficient anizotropie zahrnuje poměr hodnot zkoumaného množství v různých směrech. Někdy tento údaj obsahuje úhel mezi vybranými směry. Pravda, nejčastěji jen jako ukazatel ve spodní části hodnoty hodnoty. Například K_xy ukazuje, že tento koeficient se vztahuje k rozdílu v hodnotách fyzické veličiny podél os x a y.