Анізатрапіі - гэта што такое? Вызначэнне і прымяненне

Дадзеная артыкул распавядае, што анізатрапіі - гэта няроўнасць значэнняў нейкай фізічнай велічыні ўздоўж розных напрамкаў цвёрдага цела. Раскрывае, што выклікае анізатрапіі, дзе яна сустракаецца, як ўжываецца. Таксама сцісла дадзена апісанне каэфіцыента анізатрапіі.

вызначэнне анізатрапіі

Для пачатку дамо вызначэнне гэтага паняцця. Анізатрапіі - гэта адрозненне уласцівасцяў і параметраў аб'екта ў розных напрамках. Атрымліваецца злёгку незразумела і відавочна патрабуе тлумачэнні. Пад ўласцівасцямі маюцца на ўвазе любыя характарыстыкі рэчываў - пругкасць, хуткасць гуку, паказчык праламлення, цеплаправоднасць, электраправоднасць. Такім чынам, напрыклад, для хуткасці гуку анізатрапіі - гэта такая з'ява, калі папярок каменнай глыбы гукавыя хвалі распаўсюджваюцца з другога хуткасцю, чым уздоўж. У дадзеным выпадку гэта ўласцівасць дапамагае вызначыць пароды, якія залягаюць у глыбіні зямной кары. Натуральнае распаўсюд пры землятрусе, напрыклад, або пры спецыяльна створаным моцным удары дасць уяўленне аб шчыльнасці і вугле залягання розных карысных выкапняў.

Чым абумоўлена анізатрапіі?

Пры згадванні гэтага тэрміна часцей за ўсё маецца на ўвазе анізатрапіі крышталяў. Гэтым часткай займаецца фізіка цвёрдага цела. І любы навуковец з дадзенай галіне перш за ўсё ведае: ўласцівасці рэчывы залежаць не толькі ад таго, з якіх атамаў яно складаецца, але і ў якім парадку і якімі часткамі паміж сабой гэтыя атамы злучаныя. І самае галоўнае: яны залежаць ад групы сіметрыі якая атрымліваецца структуры. Усяго іх трыццаць дзьве. Група сіметрыі паказвае, колькі і якіх рухаў трэба здзейсніць, каб тыя ж элементы наклаліся адзін на аднаго і супалі цалкам. Да гэтых дзеянням адносяцца: паварот вакол восі (на пэўны кут), адлюстраванне ад плоскасці або кропкі, інверсія. Група сіметрыі і паказвае, які будзе анізатрапіі крышталяў. Рэчывы з кубічнай структурай, напрыклад, гэтым уласцівасцю не валодаюць. Параметры такіх цвёрдых тэл аднолькавыя ва ўсіх напрамках.

Які кут патрэбен для анізатрапіі?

Вышэй мы прывялі прыклад, калі распаўсюд гуку неаднолькава ва ўзаемна папярочных напрамках. Гэта прыватны выпадак таго, як выяўляецца анізатрапіі уласцівасцяў, які называецца тэрмінам "оротропия". Аднак сіметрыя крышталяў бывае не толькі кубічнай або ромбічных. Яна бывае тригональной, калі паўтор элементаў структуры адбываецца пры павароце на траціну круга, ці нават гексагональные, тады кут павароту раўняецца адной шостай круга. Сіметрыя ніжэйшай катэгорыі, моноклинная, дае магчымасць уласцівасцях быць неаднолькавымі ў крышталі ў трох ўзаемна ня перпендыкулярных кірунках. Такім чынам, анізатрапіі - гэта якасць крышталічных тэл, якое можа выяўляцца пад любымі кутамі як у адной плоскасці, так і ў аб'ёме.

Ці ўсё ўласцівасці павінны валодаць анізатрапіяй?

Гэтае пытанне заканамерны. Калі адну ўласцівасць у дадзеным крышталі валодае анізатрапіяй, ці павінны іншыя параметры прытрымлівацца гэтага прыкладу? Не абавязкова. Возьмем, напрыклад, крышталі, якія выкарыстоўваюцца ў прыборах начнога бачання. Яны здольныя ператвараць нябачны інфрачырвоны святло ў бачны дыяпазон (часцей за ўсё атрымліваецца карцінка розных адценняў зялёнага). У такіх матэрыялах анізатрапіі - гэта асноўная ўласцівасць, якое падыходзіць для ўжывання і можа быць карысна. Прычым, каб эфект быў найлепшым, крышталі павінны быць звернутыя пад пэўным вуглом (для гэтага іх спецыяльна вырошчваюць строга пэўным чынам). У іншых напрамках пераўтварэнне выпраменьвання менш або зусім адсутнічае. Пры гэтым цеплаправоднасць, хуткасць гуку або электродиффузия ў іх распаўсюджваецца раўнамерна ва ўсіх напрамках. Бывае і так, што для аднаго ўласцівасці кут адрозненні яго характарыстык адзін, а для іншага - іншы. Але гэта ўжо зусім экзатычныя выпадкі.

Дзе яшчэ бывае анізатрапіі?

Калі чалавек чуе «крышталі», звычайна ўяўляе сабе напаўпразрыстыя слупкі кварца або аметыста. Некаторыя дзяўчыны напэўна думаюць пра упрыгожваннях. Аднак крышталічным можа быць любая цвёрдае цела. Вырабы з жалеза, алюмінія, медзі, волава таксама складаюцца з крышталяў, толькі вельмі маленькіх. І ў кожнай такой рэчы на мікраўзроўні таксама назіраецца анізатрапіі металаў. Аднак ўласцівасці, якія распаўсюджваюцца ў перпендыкулярных кірунках па-рознаму, вельмі спецыфічныя і ў паўсядзённым жыцці непрыкметныя. Напрыклад, у кубічных крышталях жалеза і алюмінія модулі пругкасці Юнга змяняюцца ў залежнасці ад абранай восі. А лінейнае пашырэнне волава ў розных напрамках адрозніваецца амаль у два разы. Аднак такія падрабязнасці, як правіла, не патрабуецца ўлічваць кожны дзень. Бо анізатрапіі металаў і яе наступствы, як правіла, закладваюцца ва ўсе магчымыя іх прымянення на стадыі праектавання рэчаў, будынкаў, самалётаў, машын.

Як вылічыць анізатрапіі?

Усё напісанае вышэй, мы спадзяемся, досыць ясна распавяло чытачу, што такое анізатрапіі. Аднак узнікае і іншае пытанне: як палічыць, наколькі адрозніваюцца ўласцівасці ўздоўж несупадаючымі напрамкаў у цвёрдых целах? Для гэтага ёсць каэфіцыент анізатрапіі. Адразу абмовімся, для кожнай велічыні ён вылічаецца па-свойму. Паказчыкі, якія выпрабоўваюць анізатрапіі, могуць быць непадобныя адзін на аднаго. Ўласцівасці механічнай ці квантавай сістэмы адрозніваюцца кардынальна, што прымальна для адной, для іншай будзе немагчыма або зусім немагчыма. Таму казаць аб нейкім агульным для любой велічыні каэфіцыенце не варта. Да таго ж часцей за ўсё вылічыць яго чыста тэарэтычна не ўяўляецца магчымым, гэтую велічыню атрымліваюць толькі дасведчаным шляхам. Каэфіцыент анізатрапіі ўключае суадносіны значэнняў доследнай велічыні ў розных напрамках. Часам гэты паказчык ўключае кут паміж абранымі кірункамі. Праўда, часцей за ўсё толькі як паказчык у падставы значэння велічыні. Напрыклад, Да _ху паказвае, што гэты каэфіцыент ставіцца да розніцы значэнняў фізічнай велічыні ўздоўж восяў ікс і Ігрэк.