Наукова мережа Анізотропія
Анізотропія поглинання
Анізотропія реліктового випромінювання
Анізотропія мікрохвильового фону у Всесвіті
Магнітокіральна анізотропія
Анізотропне середовище
Фізика магнітних доменів: Причини появи доменів
Механіка твердого тіла. лекції.
Фізика магнітних доменів: Введення
Аморфні магнетики
Еволюція Всесвіту: (3)
Магнітний анізометр
Магнітні структури в кристалічних та аморфних речовинах: Необхідні умови для виникнення впорядкованих магнітних структур у твердих тілах
Астрономія 2002: підсумки року
Реліктове випромінювання
Потік публікацій з MgB2
Антиферомагнітні домени
Антиферомагнетики
Космологічні параметри
Магнітні структури в кристалічних та аморфних речовинах: Асперомагнітна структура
Анізотропіятвердих тіл (від грец. anisos - нерівний і tropos - напрямок) - залежність рівноважних фізичних властивостей твердого тіла від напрямку (див. Анізотропне середовище). Величини, що описують макроскопічні властивості речовини, діляться на скаляри, псевдоскаляри, вектори і тензори різних рангів. Скалярна характеристика (наприклад, середня щільність речовини, температура, теплоємність, ентропія) задається одним числовим значенням, яке не пов'язане з поняттям напрямку в просторі і не змінюється при обертанні. Подібна характеристика однорідного тіла в стані рівноваги не може мати анізотропію. Псевдоскалярні характеристики, наприклад, питоме обертання площини поляризації, також ізотропні, тому що їх чисельне значення зберігається при поворотах тіла або системи координат (але вони змінюють знак при відображенні). Для завдання векторної величини (наприклад,середньої намагніченості кристала) потрібно вказати 3 компоненти вектора в деякій системі координат. Ці компоненти є проекціями вектора на осі координат, вони змінюються при обертанні системи координат.
Прикладом фізичних властивостей, що описуються симетричними тензорами 2-го рангу, можуть бути електропровідність і теплопровідність, а також діелектрична та магнітна проникності твердих тіл. Загалом у деякій системі координат тензор 2-го рангу має 9 компонент. Якщо тензор симетричний, то незалежними є лише 6 з них - три діагональні і три недіагональні елементи матриці. При повороті системи координат матриця тензора перетворюється за законом. Будь-який симетричний тензор 2-го рангу може бути приведений до основних осей, тобто існує така система координат, в якій матриця цього тензора діагональна; відповідні 3 діагональних елементи називаються головними значеннями тензора. Якщо основні значення не збігаються, має місце анізотропія, а напрями головних осей визначено однозначно. Так, для кристалів (крім кубічних) напрям електричного струму зазвичай не збігається з напрямом прикладеного електричного поля. Якщо, однак, поле прикладено вздовж однієї з головних осей кристала , струм, що виникає, буде паралельним полю і, вимірюючи значення провідності вздовж трьох головних осей, можна визначити головні значення тензора електропровідності кристала. Аналогічно можуть бути визначені основні значення тензорів теплопровідності, діелектричної та магнітної проникності. Якщо для тензора два основних значення збігаються, говорять, що щодо даної тензорної характеристики речовина є одновісною; речовина з несхожими трьома головними значеннями називається двовісною. Якщо всі три основні значеннясиметричного тензора 2-го рангу однакові, матриця тензора діагональна у будь-якій системі координат і змінюється при обертаннях системи координат. У цьому важливому випадку для завдання тензорної характеристики достатньо вказати всього одну величину. Це означає, що щодо даної характеристики речовина ізотропна. Речовина може мати і складніші тензорні характеристики. Так, коефіцієнт п'єзоелектричного ефекту утворюють тензор 3-го рангу, а характеристики пружних властивостей речовини утворюють тензор пружних модулів 4-го рангу, для завдання якого в довільній системі координат необхідно вказати значення 3 4 =81 його елементів. Облік симетрії дозволяє, проте, значно знизити число компонентів, що незалежно задаються.
Анізотропія кристалів пов'язана з симетрією їх кристалічної структури (див. принцип Кюрі , Неймана принцип , Симетрія кристалів ). Щоб речовина мала векторну характеристику (наприклад, спонтанною поляризацією у разі сегнетоелектриків), його кристалічна решітка не повинна бути симетричною щодо перетворення інверсії, тобто не повинна володіти центром симетрії. Всі кубічні кристали ізотропні щодо характеристик, що описуються симетричними тензорами 2 рангу (наприклад, електропровідності або діелектричної проникності). Менш симетричні кристали мають анізотропію щодо цих властивостей. Тензорний характер діелектричної проникності проявляється, зокрема, в ефект подвійного променезаломлення для некубічних прозорих кристалів. У таблиці наведено число незалежних постійних пружних (число незалежних елементів матриці тензора пружних модулів) для кристалів різних сингоній .
Анізотропія може бути штучно спричинена зовнішнімвпливом. Полікристалічні матеріали, що складаються з величезної кількості випадково орієнтованих дрібних монокристалів, можуть придбати анізотропію в результаті механічної обробки, наприклад прокатки (див. Текстура). Штучна оптична анізотропія може бути створена в кристалах і ізотропних середовищах під дією зовнішнього електричного поля або магнітного поля або шляхом механічного впливу (див. Фотопружність).