анизотропия

анизотропи́я

(от греч. ánisos — неравный и trópos — направление), зависимость свойств среды от направления. Анизотропия характерна, например, для механических, оптических, магнитных, электрических и других свойств кристаллов.

* * *

АНИЗОТРОПИЯ

АНИЗОТРОПИ́Я (от греч. anisos — неравный и tropos — направление), зависимость свойств вещества от направления. Анизотропия характерна, например, для механических, оптических, магнитных, электрических и др. свойств кристаллов, т. к. обусловлена закономерностью и симметрией (см. СИММЕТРИЯ (соразмерность)) их внутреннего строения. (см. Неймана принцип (см. НЕЙМАНА ПРИНЦИП), Симметрии принцип Кюри (см. СИММЕТРИИ ПРИНЦИП КЮРИ)). Все кристаллы в отношении хотя бы некоторых своих свойств обязательно анизотропны. Анизотропия является следствием того, что в структуре кристалла в разных направлениях различны расстояния и силы связи между атомами и проявляется тем сильнее, чем ниже симметрия кристаллов.
Не все свойства в кристаллах анизотропны. Некоторые свойства, такие как, например, плотность и удельная теплоемкость, изотропны и не зависят от направления. Изотропные свойства описываются скалярными величинами. В то же время, многие свойства, например, теплопроводность (см. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ), диэлектрическая восприимчивость (см. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ), магнитная восприимчивость (см. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ), показатель преломления (см. ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ) света и др., существенно зависят от направления, по отношению к которому они определены, и описываются тензорными величинами. Если имеется зависимость свойств от направления, то для их описания, которое в общем случае зависит от ориентации системы координат, используют кристаллофизическую систему координат (см. КРИСТАЛЛОФИЗИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ).
Наглядное описание анизотропии некоторых свойств дает построение указательных поверхностей (см. ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕОРИЯ), величина радиус-вектора которых соответствует значению измеряемого свойства в данном направлении.
Естественная анизотропия — наиболее характерная особенность кристаллов. Она проявляется в различии скоростей роста кристаллов в разных направлениях. Именно поэтому кристаллы вырастают в виде правильных многогранников: шестиугольные призмы кварца, кубики каменной соли, восьмиугольные кристаллы алмаза, разнообразные, но всегда шестиугольные звёздочки снежинок. В случае изотропности скорости роста, кристалл вырастал бы в форме шара.
Механическая анизотропия состоит в различии механических свойств — прочности, твердости, вязкости, упругости — в разных направлениях. Количественно упругую анизотропию оценивают по максимальному различию модулей упругости. Проявлением анизотропии механических свойств являются особенности пластической деформации кристаллов. Кристалл деформируется не по направлению действующей силы, а только в некоторых кристаллографических плоскостях по определенным кристаллографическим направлениям, зависящим от структуры кристалла. Как правило, плоскостями и направлениями скольжения служат плоскости и направления плотнейшей упаковки (см. УПАКОВКИ ПЛОТНЕЙШИЕ).
При распространении света в прозрачных кристаллах (кроме кристаллов с кубической решеткой) свет испытывает двойное лучепреломление и поляризуется различно в разных направлениях (см. оптическая анизотропия (см. ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ)). Скорость распространения света в кристалле или показатель преломления кристалла различны в различных направлениях. Искусственная оптическая анизотропия возникает в кристаллах и в изотропных средах в результате внешнего воздействия.
Поликристаллы (см. ПОЛИКРИСТАЛЛЫ), состоящие из множества кристаллических зерен (кристаллитов (см. КРИСТАЛЛИТЫ)), ориентированных произвольно, в целом изотропны или почти изотропны. В результате внешних воздействий (механической обработки или отжига) может быть искусственно вызвана анизотропия свойств поликристаллического материала, которая проявляется в том случае, когда в результате обработки в нём создается преимущественная ориентация отдельных кристаллитов в каком-либо направлении (текстура (см. ТЕКСТУРА)). Магнитная анизотропия (см. МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ) проявляется в поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной (см. ТЕКСТУРА МАГНИТНАЯ) или текстуры кристаллографической.
Анизотропия присуща жидким кристаллам (см. ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ), природным и синтетическим полимерным (см. ПОЛИМЕРЫ) веществам. Анизотропия этих веществ, как и кристаллов, в основном определяется их атомным строением и не обязательно требует различия всех свойств во всех направлениях. Наоборот, допустимо закономерное равенство величины какого-либо свойства для некоторых разных направлений.
Анизотропия наблюдается также и в определенных некристаллических веществах, у которых существует естественная или искусственная текстура (древесина и т. п.). В ботанике анизотропией называется способность разных органов одного и того же растения принимать различные положения при одинаковых воздействиях факторов внешней среды.