Anisotropy (mula sa ibang mga salita ἄνισος - hindi pantay at τρόπος - direksyon) ay ang pagtitiwala sa mga katangian ng isang materyal (halimbawa, mekanikal: lakas ng makunat, pagpahaba, katigasan, resistensya ng pagsusuot, atbp.) sa direksyon sa loob ng materyal na ito. Kung ang isang materyal ay isotropic, kung gayon ang mga katangian nito ay pareho sa lahat ng direksyon.
Ang metallograpiya ay malapit na nauugnay sa mga isyu ng anisotropy. Para sa ilang mga katangian, ang isang materyal ay maaaring isotropic, para sa iba ay maaari itong maging anisotropic. Maaaring magkaiba ang mga materyales sa antas ng anisotropy. Ang isyu ng anisotropy ng isang materyal ay nauugnay sa pagpili ng direksyon sa loob ng materyal na ito. Sa isang direksyon ang materyal ay maaaring ituring na anisotropic, sa iba pa - bilang isotropic. Ang anisotropy sa metallography ay maaaring isaalang-alang sa iba't ibang antas ng sukat. Halimbawa, sa isang microlevel (sa loob ng isang butil) ang isang materyal ay maaaring maging anisotropic, at sa isa pang antas maaari itong maging isotropic (halimbawa, sa dami ng isang sample).
Ang anisotropy ay maaaring nahahati sa natural at artipisyal.
Halimbawa natural na anisotropy sa microlevel ay ang anisotropy ng unit crystal cell. Kung isasaalang-alang namin ang mga indibidwal na direksyon sa loob ng isang unit cell, lumilitaw ang anisotropy: ang iba't ibang direksyon ay may iba't ibang katangian sa antas ng sukat, na tinutukoy ng laki kristal na sala-sala. Ang isang halimbawa ay solong kristal ng tansong sulpate(Larawan 1). Ang antas ng anisotropy ng mga cubic crystal ay mas mataas. Kung isasaalang-alang natin ang mga direksyon ng x, y at z axes, kung gayon ang nag-iisang kristal ng table salt ay isotropic (Fig. 1b). Ovalized table salt crystal ay may isotropic na hugis.
Figure 1. Hydrated crystals ng tansong sulpate (a); natural at ovalized sodium chloride crystals (b).
Densidad at tiyak na init Para sa lahat ng mga kristal, hindi sila nakasalalay sa direksyon. Anisotropy ng natitira pisikal na katangian Ang mga kristal ay malapit na nauugnay sa kanilang mahusay na proporsyon at mas malinaw na mas mababa ang simetrya. Halimbawa, ang puwersa ng paggugupit at ang bilis ng paglaki o pagkalusaw ng kristal ay nakasalalay sa direksyon. Halimbawa ng anisotropic na istraktura electrolytic coating ng tanso ipinapakita sa Fig. 2. Ang mga coating crystallites ay lumalaki sa substrate sa isang tiyak na direksyon at lahat sila ay nakatuon sa espasyo sa parehong paraan. Ang rate ng paglago ng kristal ay pinakamataas sa direksyon na patayo sa substrate.
Figure 2. Istraktura ng electrolytic coating ng tanso.
Ang mga molekular na kristal (mga protina o polimer) ay mga anisotropic na bagay din. Ang mga produktong nilikha batay sa mga polimer ay maaaring alinman sa anisotropic (halimbawa, artipisyal na mga thread para sa paggawa ng mga tela) o isotropic (mga produktong nakuha sa pamamagitan ng mainit na paghubog ng mga polymer powder). Ang pulbos mismo (Larawan 3) ay maaaring ituring na isotropic.
Larawan 3. Polytetrafluoroethylene powder; paraan ng pag-iilaw madilim na larangan.
Bilang karagdagan sa mga protina, ang natural na anisotropy ay katangian ng iba pang mga materyales ng biological na pinagmulan. Halimbawa: mika, buto at kalamnan tissue ng mga tao at hayop, kahoy at dahon, damo, atbp.
Ang anisotropy ng mga materyales ay nauugnay alinman sa natural na anisotropy ng materyal, o ginawang artipisyal upang bigyan ang materyal ng ilang mga katangian. Ang mga polycrystalline na materyales (mga metal, haluang metal) ay itinuturing na isotropic, dahil ang mga crystallites na bumubuo sa metal ay random na nakatuon sa mga panlabas at panloob na direksyon sa materyal. Ang anisotropy sa mga metal na materyales ay nilikha nang artipisyal. Ito ay, halimbawa, mga espesyal na kondisyon pagkikristal (Larawan 4) (directional heat removal). Ipinapakita ng Figure 4a ang istraktura ng cast copper; ang mga crystallites ay pinahaba sa direksyon ng pag-alis ng init. Ang istraktura sa Fig. 4b ay walang direksyon. Ang isang anisitropic na istraktura ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagpapapangit - pag-roll at pagguhit. Halimbawa, ang Fig. 5a ay nagpapakita ng istraktura ng pinagsamang bakal. Ang mga perlite na guhitan (madilim) ay nakikita, pinahaba kasama ang direksyon ng pagpapapangit. Ang istraktura na ipinapakita sa Fig. 5b ay binubuo rin ng pearlite at ferrite, ngunit ang gayong istraktura ay maaaring ituring na isotropic, dahil ang ferrite at pearlite ay pantay na ipinamamahagi sa buong dami ng bakal. Ang Pearlite mismo ay anisotropic dahil mayroon itong lamellar na istraktura (kumpara sa butil-butil na perlite, na isotropic).
Ang anisotropy na nilikha ng plastic deformation ay pinananatili sa isang produkto o materyal pagkatapos tumigil ang epekto at matukoy ang kumplikado ng pisikal at mekanikal na mga katangian nito. Halimbawa, pagkatapos ng malamig na rolling ng 90% at pagsusubo sa 800 0 C, ang tanso ay may iba't ibang kamag-anak na pagpahaba: kasama ang direksyon ng pagpapapangit - 40%, sa isang anggulo ng 45 0 sa direksyon ng pagpapapangit - 75%.
Figure 4. Macrostructure ng casting: a - anisotropy ng macrostructure ng tanso dahil sa itinuro na pag-alis ng init; b - isotropic na istraktura ng tanso, nabuo na may pare-parehong pag-alis ng init.
Figure 5. Anisotropy ng carbon steel structure na nilikha ng cold rolling (a) at isang homogenous na istraktura na nakuha sa pamamagitan ng normalization (b).
Ang mga composite na materyales ay mga artipisyal na anisotropic na materyales, na nilikha, bilang panuntunan, mula sa dalawa o higit pang mga materyales, madalas na may magkakaibang kalikasan. Ang isang composite na materyal ay binubuo ng isang malakas na reinforcing material (karaniwan ay anisotropic) at isang isotropic binder na may mas mababang mga katangian. Ang mga high-strength fibers ay kadalasang ginagamit bilang isang reinforcing element - graphite o boron fiber, glass fiber, atbp. (Larawan 6 a). Ito ay malinaw na sa paayon na seksyon ang materyal ay maaaring isaalang-alang bilang anisotropic (Larawan 6 b), sa cross section - bilang isotropic, dahil ang fiber cross-section ay spherical (Fig. 6c). Mula sa elementarya na pagsasaalang-alang ay malinaw na ang mga katangian ng pinagsama-samang materyal sa kahabaan ng hibla ay mag-iiba nang malaki mula sa mga katangian sa nakahalang direksyon. Ang kasong ito ng anisotropy ay isang espesyal na kaso ng anisotropy na tinatawag orthotropic i (mula sa ibang Griyego na ὀρθός - tuwid at τρόπος - direksyon) - ang pagkakaiba sa mga katangian ng isang materyal sa magkabilang tirik na direksyon.
Figure 6. Anisotropy ng composite materials: a - hibla ng boron; b - hibla sa composite, longitudinal na seksyon ng materyal; V - cross section materyal.
ANISOTROPIY (anisotropia; Greek anisos - hindi pantay at tropos - direksyon) - heterogeneity ng ilang pisikal na katangian ng isang sangkap sa iba't ibang direksyon.
Ang Anisotropy ay nakikilala sa pagitan ng optical, mechanical at electrical.
Ang optical anisotropy sa antas ng macromolecules ay pinaka-malinaw na ipinakita sa dichroism at hypochromic na epekto ng mga protina at nucleic acid. Ang optical anisotropy ng macromolecules ay batay sa kanilang packing sa isang ordered helical configuration. Ang mga fibers ng kalamnan ay may katangian na optical anisotropy, kung saan ang tinatawag na birefringence method (tingnan) ay nakita. mga anisotropic disk.
Ang mekanikal na anisotropy ay katangian ng mga elemento ng musculoskeletal system, sa partikular na buto (tingnan ang Bone), at ipinahayag sa iba't ibang mekanikal na lakas ng tissue ng buto sa longitudinal at transverse na direksyon. Ang mekanikal na anisotropy ng buto ay maaaring maobserbahan nang biswal gamit ang isang transparent na three-dimensional na plastik na modelo kapag ang isang mekanikal na stress ay inilapat dito, maihahambing sa magnitude at direksyon sa kadahilanan na kumikilos sa buto sa ilalim ng mga kondisyon ng katawan (photoelasticity method).
Ang electrical anisotropy ng mga nabubuhay na tisyu ay tinutukoy ng mga passive electrical properties (electrical resistance at electrical capacitance) ng mga cell membrane. Ang pagkakaroon ng electrical anisotropy ay inilalarawan ng katotohanan na ang tiyak na electrical impedance (tingnan) ng buhay na kalamnan, na sinusukat sa longitudinal na direksyon, ay makabuluhang mas mababa kaysa sa transverse. Ang paliwanag ay tumatawid ang electric current magkaibang dami lamad bawat yunit ng haba depende sa direksyon (paayon o nakahalang). Ginagamit ang elektrikal na anisotropy ng mga tisyu sa paraan ng vector electrocardiography.
Ang mga anisotropic na katangian ng mga sistema ng pamumuhay ay katangian ng lahat ng antas ng istrukturang organisasyon mula sa biomacromolecules hanggang sa buong organismo.
Ang anisotropy ay maaari ding natural o artipisyal. Ang natural na anisotropy ay ibinunyag ng ilang istruktura ng mga normal na tisyu ng hayop (kalamnan, collagen, elastic fibers, buto, fibrin, kolesterol, atbp.), na nagbibigay ng birefringence kapag sinusuri sa polarized na liwanag. Ang isang bilang ng mga sangkap na lumilitaw sa ilalim ng mga kondisyon ng pathological (hyalin, amyloid, atbp.) ay mayroon ding pag-aari ng anisotropy at dichroism.
Ang artipisyal na anisotropy ay nangyayari dahil sa mga mekanikal na pagpapapangit, mga impluwensya ng kemikal, atbp.
Ang isang espesyal na lugar sa patolohiya ay inookupahan ng tinatawag na anisotropic obesity - mga deposito sa mga tisyu ng kolesterol o mga compound nito bilang isang resulta ng isang paglabag sa metabolismo ng lipid (kolesterol). Sa paligid ng gayong mga deposito sa nag-uugnay na tisyu, ang isang tiyak na reaksyon ay nangyayari, katulad ng isang reaksyon sa isang dayuhang katawan.
V. V. Serov; V. F. Antonov (biophysics).
Panimula
Ang mga kristal ay mga solidong sangkap na may natural na panlabas na hugis ng regular na simetriko polyhedra batay sa kanilang panloob na istraktura, iyon ay, sa isa sa ilang partikular na regular na kaayusan ng mga particle na bumubuo sa sangkap.
Ang solid state physics ay batay sa konsepto ng crystallinity ng matter. Ang lahat ng mga teorya ng pisikal na katangian ng mga kristal na solid ay batay sa ideya ng perpektong periodicity ng mga kristal na sala-sala. Gamit ang ideyang ito at ang mga resultang konsepto tungkol sa simetrya at anisotropy ng mga kristal, nakabuo ang mga physicist ng teorya ng electronic structure ng solids. Ginagawang posible ng teoryang ito na magbigay ng isang mahigpit na pag-uuri ng mga solido, pagtukoy ng kanilang uri at mga katangian ng macroscopic. Gayunpaman, pinapayagan nito ang isa na pag-uri-uriin lamang ang mga kilala, pinag-aralan na mga sangkap at hindi pinapayagan ang isa na paunang matukoy ang komposisyon at istraktura ng mga bago. kumplikadong mga sangkap, na magkakaroon ng ibinigay na hanay ng mga katangian. Ang huling problemang ito ay lalong mahalaga para sa pagsasanay, dahil ang solusyon nito ay magiging posible upang lumikha ng mga custom-made na materyales para sa bawat partikular na kaso. Sa ilalim ng naaangkop na mga panlabas na kondisyon, ang mga katangian ng mga kristal na sangkap ay tinutukoy ng kanilang kemikal na komposisyon at ang uri ng kristal na sala-sala. Ang pag-aaral ng pag-asa ng mga katangian ng isang sangkap sa komposisyon ng kemikal at istraktura ng kristal nito ay karaniwang nahahati sa mga sumusunod na magkakahiwalay na yugto: 1) pangkalahatang pag-aaral ng mga kristal at ang mala-kristal na estado ng bagay 2) pagbuo ng teorya mga bono ng kemikal at ang aplikasyon nito sa pag-aaral ng iba't ibang klase ng mga crystalline substance 3) ang pag-aaral ng mga pangkalahatang pattern ng mga pagbabago sa istruktura ng crystalline substance kapag ang kanilang kemikal na komposisyon ay nagbabago 4) ang pagtatatag ng mga panuntunan na nagpapahintulot sa paunang pagtukoy komposisyong kemikal at ang istraktura ng mga sangkap na may isang tiyak na hanay ng mga pisikal na katangian.
Mga pangunahing katangian ng mga kristal- anisotropy, homogeneity, kakayahang magsunog ng sarili at ang pagkakaroon ng isang pare-parehong punto ng pagkatunaw.
Anisotropy
pagsunog sa sarili ng kristal anisotropy
Anisotropy - ito ay ipinahayag sa katotohanan na ang mga pisikal na katangian ng mga kristal ay hindi pareho sa iba't ibang direksyon. Kasama sa mga pisikal na dami ang mga sumusunod na parameter: lakas, tigas, thermal conductivity, bilis ng liwanag, electrical conductivity. Ang isang tipikal na halimbawa ng isang sangkap na may binibigkas na anisotropy ay mika. Ang mga mala-kristal na plato ng mika ay madaling nahahati lamang sa mga eroplano. Sa mga nakahalang direksyon, mas mahirap hatiin ang mga plato ng mineral na ito.
Ang isang halimbawa ng anisotropy ay ang kristal ng mineral disthene. Sa longitudinal na direksyon, ang disthene ay may katigasan na 4.5, sa nakahalang direksyon - 6. Ang mineral disthene (Al 2 O), na nailalarawan sa pamamagitan ng matinding magkakaibang katigasan sa hindi pantay na direksyon. Sa kahabaan ng extension, ang mga disthene crystal ay madaling scratched sa pamamagitan ng isang kutsilyo sa direksyon patayo sa extension, ang kutsilyo ay hindi nag-iiwan ng anumang mga marka.
kanin. 1
Mineral cordierite (Mg 2 Al 3). Mineral, aluminosilicate ng magnesiyo at bakal. Ang cordierite crystal ay lumilitaw na naiiba ang kulay sa tatlong magkakaibang direksyon. Kung pinutol mo ang isang kubo na may mga gilid mula sa naturang kristal, mapapansin mo ang sumusunod. Perpendikular sa mga direksyon na ito, pagkatapos ay kasama ang dayagonal ng kubo (mula sa itaas hanggang sa itaas ay may kulay-abo-asul na kulay, sa patayong direksyon - indigo-asul na kulay, at sa direksyon sa kabuuan ng kubo - dilaw.
kanin. 2
Isang cube-shaped na kristal ng table salt. Mula sa gayong kristal, ang mga tungkod ay maaaring i-cut sa iba't ibang direksyon. Tatlo sa kanila ay patayo sa mga mukha ng kubo, parallel sa dayagonal
Ang bawat isa sa mga halimbawa ay katangi-tangi sa pagiging tiyak nito. Ngunit sa pamamagitan ng tumpak na pananaliksik, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang lahat ng mga kristal ay anisotropic sa isang paraan o iba pa. Gayundin, ang mga solidong amorphous na pormasyon ay maaaring maging homogenous at kahit anisotropic (anisotropy, halimbawa, ay maaaring obserbahan kapag ang salamin ay nakaunat o naka-compress), ngunit ang mga amorphous na katawan ay hindi maaaring kumuha ng isang multifaceted na hugis, sa ilalim ng anumang mga pangyayari.
kanin. 3
Bilang isang halimbawa (Larawan 1) ng mga anisotropic na katangian ng mga kristal na sangkap, dapat muna nating banggitin ang mekanikal na anisotropy, na binubuo ng mga sumusunod. Ang lahat ng mga mala-kristal na sangkap ay hindi nahahati nang pantay sa magkakaibang direksyon (mika, dyipsum, grapayt, atbp.). Ang mga amorphous na sangkap ay nahahati nang pantay sa lahat ng direksyon, dahil ang amorphism ay nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy (katumbas) - ang mga pisikal na katangian ay nagpapakita ng kanilang mga sarili nang pantay sa lahat ng direksyon.
Ang anisotropy ng thermal conductivity ay madaling maobserbahan sa sumusunod na simpleng eksperimento. Maglagay ng isang layer ng may kulay na wax sa mukha ng isang quartz crystal at magdala ng karayom na pinainit sa isang alcohol lamp sa gitna ng mukha. Ang resultang natunaw na bilog ng waks sa paligid ng karayom ay magkakaroon ng hugis ng isang ellipse sa gilid ng prisma o ang hugis ng isang hindi regular na tatsulok sa isa sa mga mukha ng kristal na ulo. Sa isang isotropic substance, halimbawa, salamin, ang hugis ng tinunaw na wax ay palaging magiging isang regular na bilog.
Ang anisotropy ay ipinahayag din sa katotohanan na kapag ang anumang solvent ay nakikipag-ugnayan sa isang kristal, ang bilis mga reaksiyong kemikal iba sa iba't ibang direksyon. Bilang isang resulta, ang bawat kristal, kapag natunaw, sa kalaunan ay nakakakuha ng sarili nitong katangian na hugis.
Sa huli, ang dahilan para sa anisotropy ng mga kristal ay dahil sa isang nakaayos na pag-aayos ng mga ion, molekula o atomo, ang mga puwersa ng interaksyon sa pagitan nila at mga interatomic na distansya (pati na rin ang ilang dami na hindi direktang nauugnay sa kanila, halimbawa, electrical conductivity o polarizability) lumabas na hindi pantay sa iba't ibang direksyon. Ang dahilan para sa anisotropy ng isang molekular na kristal ay maaari ding maging ang kawalaan ng simetrya ng mga molekula nito.
Ang anumang particle ng isang kristal ay may mahigpit na tinukoy na komposisyon ng kemikal. Ang pag-aari na ito ng mga mala-kristal na sangkap ay ginagamit upang makakuha ng kemikal purong sangkap. Halimbawa, kapag nagyeyelo tubig dagat ito ay nagiging sariwa at maiinom. Ngayon hulaan kung ang yelo sa dagat ay sariwa o maalat?
ANISOTROPY (mula sa Griyegong ανισος - hindi pantay at...tropy), ang pag-asa ng mga pisikal na katangian ng bagay (mechanical, electrical, magnetic, optical) sa direksyon (tingnan ang Magnetic anisotropy, Optical anisotropy, at gayundin ang Anisotropic medium).
Anisotropy ang pinaka katangian na tampok mga kristal, na nauugnay sa kanilang mahusay na proporsyon at ipinakita ang sarili nang mas malakas, mas mababa ang simetrya ng mga kristal. Kapag ang isang bola ng isang isotropic substance ay pinainit, ito ay lumalawak nang pantay sa lahat ng direksyon, iyon ay, ito ay nananatiling isang bola. bola ng mala-kristal na sangkap kapag pinainit, nagbabago ang hugis nito (larawan). Hindi lahat ng katangian ng kristal ay anisotropic; halimbawa, ang kanilang density at tiyak na kapasidad ng init ay independiyente sa direksyon (iyon ay, isotropic).
Ang pagbabago sa hugis ng isang bola ng mala-kristal na substansiya (ipinapakita ng isang tuldok na linya) kapag pinainit: a - ang bola ay lumalawak sa isang direksyon at kumukontra sa isa pa, patayo dito; 6 - ang bola ay lumalawak nang hindi pantay sa magkabilang direksyon.
Ang anisotropy ng mga mekanikal na katangian ng mga kristal ay binubuo ng mga pagkakaiba sa tigas, lagkit, at pagkalastiko sa iba't ibang direksyon. Ang anisotropy ng nababanat na mga katangian ay tinasa ng mga pangunahing halaga ng nababanat na moduli. Ang mga kubiko solong kristal ay nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong pangunahing halaga ng nababanat na moduli (kasama ang tatlong axes ng kubo). Para sa mga kristal na may mas mababang simetrya, kinakailangan ang kaalaman higit pa bahagi ng elastic moduli. Ang anisotropy ng maraming mga katangian ng kristal, kabilang ang mga coefficient ng linear thermal expansion at electrical resistance, ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga halaga ng kaukulang mga constants kasama ang pangunahing symmetry axis at patayo dito.
Ang mga anisotropic na katangian ng mga kristal ay inilarawan sa matematika ng mga vector at tensor, kabaligtaran sa mga katangian ng isotropic na inilarawan ng mga scalar na dami. Upang tukuyin ang isang dami ng vector, halimbawa, ang average na magnetization ng isang kristal, kinakailangang malaman ang tatlong projection ng vector sa mga coordinate axes. Ang electrical conductivity, thermal conductivity, dielectric at magnetic permeability ay inilalarawan ng simetriko tensor ng 2nd rank (kailangan ang kaalaman sa 6 na bahagi).
Ang dahilan para sa anisotropy ng mga kristal ay ang nakaayos na pag-aayos ng mga particle sa kanila, kung saan ang distansya sa pagitan ng mga kalapit na mga particle, at, dahil dito, ang mga puwersa ng pagbubuklod sa pagitan nila ay naiiba sa iba't ibang direksyon. Ang anisotropy ng mga likidong kristal ay nauugnay sa kawalaan ng simetrya at tiyak na oryentasyon ng mga molekula mismo. Mga polycrystalline na materyales na binubuo ng Malaking numero random oriented maliit na solong kristal, isotropic. Ang anisotropy ng mga katangian sa kanila ay maaaring artipisyal na sanhi ng mga panlabas na impluwensya, halimbawa, pagsusubo, pag-roll, atbp. (tingnan ang Texture).
Ang anisotropy ay laganap sa kalikasan. Halimbawa, ang anisotropy ay isang diagnostic na tampok ng isang bilang ng mga mineral, na marami sa mga ito ay may iba't ibang katigasan sa iba't ibang direksyon (kyanite, brilyante), may pleochroism (cordierite, tourmaline), cleavage (mica), birefringence (Iceland spar), atbp. Kaugnay ng anisotropy ay ang posibilidad na magproseso ng mga diamante gamit ang mga tool na diyamante, atbp.
Tingnan din ang artikulong Mineral.
Lit.: Modernong crystallography. M., 1981. T. 1: Symmetry ng mga kristal.
Anisotropy(mula sa Griyegong ánisos - hindi pantay at tróros - direksyon), ang pag-asa ng mga pisikal na katangian ng bagay (mechanical, thermal, electrical, magnetic, optical) sa direksyon (kumpara sa isotropy - pagsasarili ng mga ari-arian mula sa direksyon). Mga halimbawa Anisotropy: ang isang mika plate ay madaling nahati sa manipis na mga sheet lamang sa kahabaan ng isang tiyak na eroplano (parallel sa eroplanong ito, ang mga puwersa ng pagdirikit sa pagitan ng mga particle ng mika ay ang pinakamaliit); ang karne ay mas madaling gupitin kasama ang mga hibla, ang koton na tela ay madaling mapunit sa sinulid (sa mga direksyong ito ang lakas ng tela ay hindi bababa sa).Natural Anisotropy- ang pinaka-katangian na katangian ng mga kristal. Tiyak na dahil ang mga rate ng paglago ng mga kristal sa iba't ibang direksyon ay iba, ang mga kristal ay lumalaki sa anyo ng regular na polyhedra: hexagonal prisms kuwarts , rock salt cube, octagonal crystals brilyante , iba-iba, ngunit palaging heksagonal na mga bituin ng mga snowflake. Gayunpaman, hindi lahat ng mga katangian ng mga kristal ay anisotropic. Ang density at tiyak na init ng lahat ng mga kristal ay hindi nakasalalay sa direksyon. Anisotropy iba pang pisikal na katangian ng mga kristal ay malapit na nauugnay sa kanilang mahusay na proporsyon at mas malinaw ang mas mababa kristal na simetrya .
Kapag ang isang bola ng isang isotropic substance ay pinainit, ito ay lumalawak nang pantay sa lahat ng direksyon, ibig sabihin, ito ay nananatiling isang bola. Kapag pinainit, ang isang kristal na bola ay magbabago sa hugis nito, halimbawa, ito ay magiging isang ellipsoid ( kanin. 1 , A). Maaaring mangyari na kapag pinainit, ang bola ay lalawak sa isang direksyon at magkontrata sa isa pa (nakahalang sa una, kanin. 1 , b). Mga koepisyent ng temperatura Ang linear expansion kasama ang pangunahing symmetry axis ng kristal (a //) at patayo sa axis na ito (a ^) ay magkaiba sa magnitude at sign.
Talahanayan 1. - Mga koepisyent ng temperatura ng linear na pagpapalawak ng ilang mga kristal sa kahabaan ng pangunahing axis ng simetrya ng kristal at sa direksyon na patayo dito
Ang de-koryenteng resistivity ng mga kristal ay magkaiba sa kahabaan ng pangunahing axis ng symmetry r // at patayo dito r ^ .
Talahanayan 2. - Electrical resistivity ng ilang mga kristal sa kahabaan ng pangunahing axis ng symmetry at patayo dito (1 ohm cm = 0,01 ohm m)
Kapag ang liwanag ay lumaganap sa mga transparent na kristal (maliban sa mga kristal na may cubic lattice), ang liwanag ay nararanasan birefringence at iba ang polarized sa iba't ibang direksyon (optical Anisotropy). Sa mga kristal na may hexagonal, trigonal at tetragonal lattice (halimbawa, sa mga kristal kuwarts , ruby At calcite ) ang birefringence ay pinakamataas sa direksyong patayo sa pangunahing axis ng symmetry, at wala ito sa kahabaan ng axis na ito. Bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang kristal v o crystal refractive index n iba sa iba't ibang direksyon. Halimbawa, ang calcite ay may mga refractive index nakikitang liwanag kasama ang axis ng simetrya n// at patayo dito n^ ay pantay-pantay: n// = 1.64 at n ^ = 1.58; para sa kuwarts: n // = 1,53,n ^ = 1,54.
Mekanikal Anisotropy ay binubuo sa pagkakaiba sa mga mekanikal na katangian - lakas, katigasan, lagkit, pagkalastiko - sa iba't ibang direksyon. Nababanat sa dami Anisotropy tinasa ng maximum na pagkakaiba nababanat na moduli . Kaya, para sa mga polycrystalline na metal na may kubiko na sala-sala, ang ratio ng nababanat na moduli sa gilid at kasama ang dayagonal ng kubo para sa bakal ay 2.5, para sa lead 3.85, para sa beta-brass 8.7. Ang mga kubiko solong kristal ay nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong pangunahing halaga ng nababanat na moduli (Talahanayan 3).
Talahanayan 3. - Mga pangunahing halaga ng nababanat na moduli ng ilang mga cubic crystal
Sa matematika, ang mga anisotropic na katangian ng mga kristal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga vector At mga tensor , sa kaibahan sa mga katangian ng isotropic (halimbawa, density), na inilalarawan ng mga scalar na dami. Halimbawa, ang koepisyent ng pyroelectric effect (tingnan. Pyro-kuryente ) ay isang vector. Elektrisidad na paglaban, ang dielectric na pare-pareho , magnetic permeability At thermal conductivity - tensor ng pangalawang ranggo, koepisyent ng piezoelectric effect (tingnan. Piezoelectricity ) - pangatlong ranggo tensor, pagkalastiko - tensor ng ikaapat na ranggo. Anisotropy graphically depicted gamit ang index surface (indicatrices): mula sa isang punto sa lahat ng direksyon, ang mga segment na tumutugma sa isang pare-pareho sa direksyon na ito ay naka-plot. Ang mga dulo ng mga segment na ito ay bumubuo ng isang index surface ( kanin. 2-5 ).
Mga polycrystalline na materyales ( mga metal , haluang metal ), na binubuo ng maraming mala-kristal na butil ( mga crystallites ), random na nakatuon, sa pangkalahatan ay isotropic o halos isotropic. Anisotropy Ang mga katangian ng isang polycrystalline na materyal ay nagpapakita ng sarili kung, bilang resulta ng pagproseso ( pagsusubo , gumugulong atbp.) ito ay lumilikha ng isang kagustuhan na oryentasyon ng mga indibidwal na crystallites sa isang tiyak na direksyon (texture). Kaya, kapag lumiligid ng sheet na bakal, ang mga butil ng metal ay nakatuon sa direksyon ng pag-roll, na nagreresulta sa Anisotropy(pangunahin ang mga mekanikal na katangian), halimbawa, para sa mga pinagsama na bakal, ang lakas ng ani, lagkit, pagpahaba sa break, kasama at sa buong direksyon ng pag-ikot ay naiiba ng 15-20% (hanggang sa 65%).
Ang dahilan ay natural Anisotropy ay isang nakaayos na pag-aayos ng mga particle sa mga kristal, kung saan ang distansya sa pagitan ng mga kalapit na mga particle, at samakatuwid ang mga puwersa ng pagbubuklod sa pagitan nila, ay naiiba sa iba't ibang direksyon (tingnan. Mga kristal ). Anisotropy maaari ring sanhi ng kawalaan ng simetrya at isang tiyak na oryentasyon ng mga molekula mismo. Ipinapaliwanag nito ang natural Anisotropy ilang likido, lalo na Anisotropy mga likidong kristal . Ang huli ay nagpapakita ng birefringence ng liwanag, bagaman karamihan sa kanilang iba pang mga katangian ay isotropic, tulad ng mga ordinaryong likido.
Anisotropy Ito ay sinusunod din sa ilang mga di-kristal na sangkap na may natural o artipisyal na texture (kahoy, atbp.). Halimbawa, ang plywood o pinindot na kahoy, dahil sa kanilang layered na istraktura, ay maaaring magkaroon ng mga katangian ng piezoelectric, tulad ng mga kristal. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng glass fiber na may mga plastik, posibleng makakuha ng anisotropic sheet material na may tensile strength na hanggang 100 kgf/mm 2. Artipisyal Anisotropy maaari ding makuha sa pamamagitan ng paglikha ng isang naibigay na pamamahagi ng mga mekanikal na stress sa isang materyal na isotropic sa una. Halimbawa, kapag ang tempering glass maaari kang makapasok dito Anisotropy, na nangangailangan ng pagpapalakas ng salamin.
Artipisyal na optical Anisotropy nangyayari sa mga kristal at sa isotropic media sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field (tingnan. Electro-optical na epekto sa mga kristal, Kababalaghan ni Kerr sa mga likido), magnetic field(cm. Cotton-Mouton effect ), mekanikal na epekto (tingnan. photoelasticity ).
M. P. Shaskolskaya.
Anisotropy malawak ding ipinamamahagi sa wildlife. Sa mata Anisotropy matatagpuan sa ilang mga tisyu ng hayop (kalamnan, buto). Kaya, myofibrils Ang cross-striated na mga hibla ng kalamnan sa ilalim ng mikroskopya ay lumilitaw na binubuo ng liwanag at madilim na mga lugar. Kapag sinusuri sa ilalim ng polarized na liwanag, ang mga madilim na disc na ito, tulad ng makinis na kalamnan at ilang istruktura ng buto, ay nagpapakita ng birefringence, ibig sabihin, ang mga ito ay anisotropic.
Sa botanika Anisotropy ay ang kakayahan ng iba't ibang organo ng parehong halaman na kumuha ng iba't ibang posisyon sa ilalim ng parehong impluwensya ng mga kadahilanan panlabas na kapaligiran. Halimbawa, na may isang panig na pag-iilaw, ang mga tuktok ng mga shoots ay yumuko patungo sa liwanag, at ang mga blades ng dahon ay matatagpuan patayo sa direksyon ng mga sinag.
kanin. Fig. 4. Mga seksyon ng ibabaw ng torsion modulus (a) at Young's modulus (b) ng isang quartz crystal; cross section ng ibabaw ng piezoelectric coefficient sa quartz (c).
Artikulo tungkol sa salitang " Anisotropy"sa malaki Encyclopedia ng Sobyet ay nabasa nang 21507 beses