Kaj je anizotropija? Opredelitev in uporaba

Ta članek nam pove, da je anizotropija neenakost vrednosti določene fizične količine v različnih smereh togega telesa. Razkriva, kaj povzroča anizotropijo, kjer se pojavi, kako se uporablja. Podan je tudi kratek opis koeficienta anizotropije.

Določanje anizotropije

Za začetek smo definirali ta koncept. Anizotropija je razlika v lastnostih in parametrih objekta v različnih smereh. Izkazalo se je nekoliko nerazumljivo in jasno zahteva razlago. Lastnosti so razumljene kot vse značilnosti snovi - elastičnost, hitrost zvoka, lomni količnik, toplotna prevodnost, električna prevodnost. Tako je npr. Za hitrost zvoka anizotropija pojav, ko zvočne valove propagirajo preko kamnine s hitrostjo, ki je drugačna od hitrosti. V tem primeru ta lastnost pomaga določiti skale, ki ležijo globoko v zemeljski skorji. Naravno razmnoževanje med potresom, na primer ali s posebej ustvarjenim močnim vplivom, bo predstavilo gostoto in kot nakita različnih mineralov.

Kaj povzroča anizotropijo?

Ko omenimo ta izraz, je najpogosteje mišljena anizotropija kristalov. Ta oddelek obravnava trdno stanje fizike. In vsak znanstvenik na tem področju najprej ve: lastnosti snovi odvisno ne le od tega, iz česar sestavlja, temveč tudi po tem, kakšnem vrstnem redu in po kakšnih delih so ti atomi povezani. In kar je najpomembnejše: odvisne so od skupine simetrije nastale strukture. Tam jih je trideset in dve. Skupina simetrije prikazuje, koliko in katera gibanja je treba izvesti, tako da se isti elementi prekrivajo in popolnoma sovpadajo. Ti ukrepi vključujejo: obračanje okoli osi (pod določenim kotom), refleksije iz ravnine ali točke, inverzije. Skupina simetrije in prikazuje, kaj bo anizotropija kristalov. Snovi s kubično strukturo, na primer, nimajo te lastnosti. Parametri takšnih trdnih snovi so enaki v vseh smereh.

Kakšen kot je potreben za anizotropijo?

Zgoraj smo podali primer, ko razmnoževanje zvoka ni enakomerno v medsebojno prečni smeri. To je poseben primer, kako se manifestira anizotropija lastnosti, ki se imenuje izraz orotropije. Vendar pa simetrija kristalov ni samo kubična ali orthorhombicna. To je trigonalno, ko ponovitev elementov strukture pride, ko se obrnete na tretjino kroga ali celo v šestkotno, potem je kot vrtenja enak šestim krogom. Simetrija nižje kategorije, monoklinična, omogoča, da so lastnosti neenakosti v kristalu v treh medsebojno pravokotnih smeri. Tako je anizotropija kakovost kristalna telesa, Lahko se pokaže na katerikoli kot v eni ravnini in v obsegu.

Ali imajo vse lastnosti aizotropijo?

To vprašanje je naravno. Če ima ena lastnost v tem kristalu anizotropijo, ali bi morali slediti drugim parametrom? Neobvezno. Vzemite, na primer, kristale, ki se uporabljajo v napravah za nočno opazovanje. So sposobni pretvoriti nevidno infrardečo svetlobo v vidno območje (najpogosteje sliko različnih odtenkov zelene barve). V takšnih materialih je anizotropija glavna lastnost, ki je primerna za uporabo in je lahko uporabna. In zato, da bi bil učinek najboljši, je treba kristale obrniti z določenim kotom (v ta namen se posebej gojijo strogo na določen način). V drugih smereh je pretvorba sevanja manj ali popolnoma odsotna. V tem primeru toplotna prevodnost, hitrost zvoka ali elektrodifuzija v njih enakomerno porazdeljena v vseh smereh. Prav tako se zgodi, da je za eno lastnost kot razlike njenih značilnosti eden, in za drugega - drugega. Toda to so že precej eksotični primeri.

Kje drugje je anizotropija?

Ko oseba sliši "kristale", ponavadi predstavljamo polprevodniški stol kremena ali ametista. Nekatera dekleta verjetno razmišljajo o dekoracijah. Vendar pa je vsaka trdna snov lahko kristalna. Izdelki iz železa, aluminija, bakra, kositra so tudi kristali, le zelo majhni. V vsaki taki stvari na mikro ravni je opaziti tudi anizotropijo kovin. Vendar lastnosti, ki se razširjajo v navpični smeri na različne načine, zelo specifične in v vsakdanjem življenju so nevidne. Na primer, v kubičnih kristalih železa in aluminija se moduli Young modula spreminjajo z izbrano osjo. Linearna ekspanzija kositra v različnih smereh se skoraj dvakrat razlikuje. Vendar pa te podrobnosti praviloma ni treba upoštevati vsak dan. Navsezadnje je anizotropija kovin in njene posledice praviloma postavljena v vse njihove možne uporabe v fazi načrtovanja stvari, zgradb, letal, avtomobilov.

Kako izračunati anizotropijo?

Upamo, da so vsi zgoraj napisani bralci povedali, kaj je anizotropija. Vendar pa se pojavi še eno vprašanje: kako izračunamo, kako različne so lastnosti vzdolž neusklajenih smeri trdnih snovi? Za to je anizotropni koeficient. Takoj rezervirajte, za vsako vrednost se izračuna na svoj način. Indikatorji, ki doživljajo anizotropijo, se lahko razlikujejo drug od drugega. Lastnosti mehanskega ali kvantnega sistema se bistveno razlikujejo, kar je sprejemljivo za eno, za drugo pa je nemogoče ali popolnoma nemogoče. Zato ni treba govoriti o nekem koeficientu, skupnem za katero koli vrednost. Poleg tega je teoretično pogosto ni mogoče izračunati teoretično te vrednosti, pridobljeno le z eksperimentalno metodo. Koeficient anizotropije vključuje razmerje med vrednostmi preiskovane količine v različnih smereh. Včasih ta številka vključuje kot med izbranimi smereh. Res je, najpogosteje le kot kazalnik na dnu vrednosti vrednosti. Na primer, K_xy kaže, da se ta koeficient nanaša na razliko v vrednosti fizične količine vzdolž osi x in y.