Астронет - анізотропне середовище
анізотропне середовище
Понеділок, макроскопічні властивості якої різні в різних напрямках, на противагу середовищі ізотропної. де вони не залежать від напрямку. Формально анізотропія однорідної безмежної середовища означає неінваріантни її властивостей щодо групи обертань. Оскільки у реальному середовища зазвичай є кордону, при строгому підході до визначення анізотропії необхідно мати на увазі не абстрактну безмежну середу, а зроблений з цього середовища макроскопически однорідний шар. Середу слід вважати анизотропной, якщо існує експериментально виявлених поворот навколо центру зазначеного кулі.
Анізотропія середовища може бути обумовлена декількома причинами: анізотропією утворюють її частинок, анізотропним характером їх взаємодії (дипольним. Квадрупольним і ін.), Упорядкованим розташуванням частинок (кристалічної середовища, рідкі кристали), дрібномасштабними неоднородностями (див. Наприклад, Текстура). У той же час анізотропні або анізотропно взаємодіючі частинки можуть утворювати ізотропне середовище (наприклад, аморфні речовини або гази і рідини. В яких изотропия обумовлена хаотичним рухом і обертанням частинок). Анізотропна середовище може утворитися під дією зовнішніх полів, що орієнтують або деформують частинки. Навіть фізичний вакуум в зовнішніх полях (електромагнітному. Гравітаційному і ін.) Поляризується і поводиться як анізотропне середовище. Фізичні поля і речовина викривляють сам простір-час. яке набуває анізотропні гравітаційні властивості.
Анізотропні властивості суцільного середовища описують тензорними величинами; в неоднорідній анізотропного середовища вони змінюються від точки до точки. Середовища, анізотропні для одного класу явищ, можуть вести себе як ізотропні по відношенню до іншого класу. Так, механічні властивості кристалічної куховарської солі Na Cl анізотропні (її пружність різна уздовж ребер і діагоналей кубічної решітки), тоді як теплові та оптичні властивості ізотропні з високим ступенем точності. В ізотропному середовищі відповідні тензори зводяться до одиничних.
Анізотропні середовища зазвичай класифікують за типом симетрії їх структури, яка характеризується розподілом часток в просторі і кореляцією між ними. Це пов'язано з тим, що симетрія будь-якого фізичного властивості не може бути нижче симетрії структури середовища (принцип Неймана). У разі тривимірного впорядкування частинок (кристалічна решітка) існують лише 32 точкові групи симетрії анізотропних середовищ (кристалічні класи). Якщо ж просторове впорядкування частинок є тільки двовимірним (одновимірним) або відсутня зовсім (рідкі кристали і анізотропні рідини), то число типів симетрії анізотропних середовищ зростає і визначається, наприклад, взаємної кореляцією між орієнтаціями частинок. Такі фазові стану речовини, проміжні між кристалом і ізотропної рідиною, звані мезоморфним станами.
Іншим типом порушення симетрії середовища, відмінним від анізотропії, є гіротропії. Середа гіротропного, якщо її властивості змінюються при дзеркальних відображеннях. Властивості гіротропних середовищ описуються псевдотензорнимі величинами (див. Псевдотензора).
З анізотропією (і гіротропії) пов'язані різноманітні явища. Однорідна анізотропне середовище істотно впливає на властивості поширюються в ній нормальних хвиль. визначаючи, зокрема, їх поляризацію і відмінність напрямків поширення хвильового (фазового) фронту і енергії хвиль (див. також Крісталлооптіка і Подвійне променезаломлення). У неоднорідній анізотропному середовищі може відбуватися лінійне взаємодія поляризованих хвиль (див. Лінійне взаємодія хвиль), що приводить до перерозподілу енергії між нормальними хвилями, але не порушує принцип суперпозиції. Останній порушується в разі нелінійної взаємодії хвиль. яке в анізотропних середовищах також володіє своєрідними анізотропними властивостями (див. Нелінійна оптика і Нелінійна акустика). Див. Також Анізотропія. Магнітна анізотропія. Оптична анізотропія.