Анизотропия - Anisotropy


Из Википедии, свободной энциклопедии

WMAP образ (очень маленькая) анизотропии в реликтовом излучении

Анизотропия / ˌ æ п ɪ с ɒ т г ə р я / , / ˌ æ п с ɒ т г ə р я / это свойство быть направленно зависит, что предполагает различные свойства в различных направлениях, в отличие от изотропии , Она может быть определена как разность при измерении вдоль различных осей, в материале в физических или механических свойств ( оптической плотности , показателя преломления , электропроводности , предела прочности на разрыв , и т.д.)

Пример анизотропии света , идущего через поляризатор . Другой лес , который легче расколоть вдоль зерна , чем поперек.

Область интересов

Компьютерная графика

В области компьютерной графики , анизотропная поверхность изменение во внешнем виде, как она вращается вокруг своей геометрической нормали , как в случае с бархатом .

Анизотропная фильтрация (AF) , представляет собой способ повышения качества изображения текстур на поверхностях , которые находятся далеко и круто наклонены по отношению к точке зрения. Старые методы, такие как билинейные и трилинейная фильтрация , не принимать во внимание угла поверхности рассматриваются с, что может привести к наложению или размытия текстур. Уменьшая деталь в одном направлении больше , чем другой, эти эффекты могут быть уменьшены.

Химия

Химический анизотропным фильтр , используемый для фильтрации частиц, представляет собой фильтр с более мелкими интерстициальными пространствами в направлении фильтрации так , что проксимальные участки отфильтровать более крупные частицы и дистальные участки более удалить мелкие частицы, что приводит к большим проточным и более эффективному фильтрация.

В ЯМР - спектроскопии , ориентация ядер относительно приложенного магнитного поля определяет их химический сдвиг . В этом контексте, анизотропные системы относятся к распределению электронов молекул с аномально высокой плотностью электронов, как пи система бензола . Это ненормальное плотность электронов влияет на приложенное магнитное поле и вызывает наблюдаемый химический сдвиг для изменения.

В флуоресцентной спектроскопии , то анизотропия флуоресценции , рассчитанная из поляризационных свойств флуоресценции образцов , возбуждаемых с плоско-поляризованным светом, используются, например, чтобы определить форму макромолекулы. Измерения анизотропии показывают среднее угловое смещение флуорофоры , которое происходит между поглощением и последующим испусканием фотона.

Реальные образы

Изображения силы тяжести переплете или техногенная среды особенно анизотропные в области ориентации, с большей структурой изображения, расположенной в ориентации параллельно или ортогонально к направлению силы тяжести (вертикальной и горизонтальной).

физика

Плазменная лампа отображение природы плазмы , в данном случае, явление «филаментация»

Физики из Калифорнийского университета, Беркли сообщили об их обнаружении косинуса анизотропии реликтового излучения в 1977 г. Их эксперимент показал доплеровский сдвиг , вызванное движением Земли относительно ранней Вселенной материи , источник излучения. Космическая анизотропия также была замечена в створе осей вращения галактик и углов поляризации квазаров.

Физики используют термин для описания анизотропии зависит от направления свойств материалов. Магнитная анизотропия , например, может иметь место в плазме , так что его магнитное поле ориентировано в предпочтительном направлении. Плазма может также показать «филаментацию» (например, что видели в молнии или плазменного шара ) , который является направленным.

Анизотропная жидкость имеет текучесть нормальной жидкости, но имеет средний структурный порядок относительно друг друга вдоль оси молекулы, в отличие от воды или хлороформа , которые не содержат структурную упорядоченность молекул. Жидкие кристаллы являются примерами анизотропных жидкостей.

Некоторые материалы проводят тепло таким образом , что является изотропным, который не зависит от пространственной ориентации вокруг источника тепла. Теплопроводность более обычно анизотропная, откуда следует , что детальное геометрическое моделирование , обычно разнообразных материалы , которые термически управляемый требуется. Материалы , используемые для передачи и отвода тепла от источника тепла в электронике часто являются анизотропными.

Многие кристаллы анизотропны к свету ( «оптическая анизотропия»), и свойство , таким как демонстрируют двойное лучепреломление . Хрустальная оптика описывает распространение света в этих средах. «Ось анизотропии» определяются как ось , вдоль которой изотропии нарушаются (или ось симметрии, такие как нормаль к кристаллическим слоям). Некоторые материалы могут иметь несколько таких оптические оси .

Геофизика и геология

Сейсмическая анизотропия является изменение сейсмической wavespeed с направлением. Сейсмическая анизотропия является показателем дальнего порядка в материале, где показывает меньше сейсмическая длину волны (например, кристаллы, поры, трещины, слои или включения) имеет доминирующее выравнивание. Это выравнивание приводит к направленному изменению упругости wavespeed. Измерение влияния анизотропии в сейсмических данных может предоставить важную информацию о процессах и минералогии в Земле; Действительно, значительная сейсмическая анизотропия была обнаружена в земной коры , мантии и внутреннее ядро .

Геологические формации с различными слоями осадочного материала может иметь электрическую анизотропию; электропроводность в одном направлении (например , параллельно к слою), отличается от такового в другой (например , перпендикулярно к слою). Это свойство используется в газовой и нефтяной разведке промышленности для выявления углеводородных водоносных песков в последовательностях песка и сланца . Песок , несущие углеводородные активы имеют высокое удельное сопротивление (низкая проводимость), в то время как сланцы имеют более низкое удельное сопротивление. Формирование оценки приборов измерения этой проводимости / удельного сопротивления и результаты используются , чтобы помочь найти нефти и газа в скважинах.

Гидравлическая проводимость из водоносных слоев часто является анизотропной по той же причине. При расчете потока грунтовых вод в канализацию или в скважинах , разница между горизонтальной и вертикальной проницаемости должны быть приняты во внимание, в противном случае результаты могут быть подвержены ошибкам.

Наиболее распространенные породообразующие минералы являются анизотропными, в том числе кварца и полевого шпата . Анизотропия минералов наиболее достоверно видна в их оптических свойствах . Пример изотропного минерала граната .

Медицинская акустика

Анизотропия также хорошо известное свойство в ультразвуковой визуализации медицинской описания другой в результате чего эхогенность мягких тканей, таких как сухожилия, когда угол датчика изменяется. Сухожильные волокна появляются гиперэхогенным (светлый) , когда датчик перпендикулярно к сухожилию, но могут появиться гипоэхогенными (темнее) , когда датчик расположен под углом наклонны. Это может быть источником ошибок интерпретации для неопытных практиков.

Материал науки и техники

Анизотропия, в материаловедении, является направленной зависимостью материала , о физической собственности. Большинство материалы демонстрируют анизотропное поведение. Примером может служить зависимость модуля Юнга от направления нагрузки. В таком случае анизотропии может быть эффективно измерено непосредственно от тензора жесткости независимо от его происхождения , которые могут быть, например, ее текстура, случайность внутренней композиции или дефектов. Текстура модели часто получают в процессе производства материала. В случае прокатки, «стрингера» текстур производятся в направлении прокатки, что может привести к весьма различным свойствам в направлении прокатки и в поперечном направлении. Некоторые материалы, такие как древесные и армированные волокна композиты очень анизотропные, будучи намного сильнее , вдоль зерна / волокна , чем через нее. Металлы и сплавы имеют тенденцию быть более изотропно, хотя иногда они могут демонстрировать значительное поведение анизотропной. Это особенно важно в таких процессах, как глубокая вытяжка .

Древесина является естественным анизотропным (но часто упрощен , чтобы быть поперечно - изотропной ) материал. Его свойство изменяться в широких пределах , при измерении с или против зерна роста. Так , например, прочность и твердость Вуда различна для того же образца , измеренного в различных ориентациях.

В механике сплошных материалов, изотропии и анизотропии строго описывается через группу симметрии конститутивной связи.

микроструктур

Анизотропные методы травления (например, глубокое реактивное ионное травление ) используются в процессах микрообработки , чтобы создать хорошо определенные микроскопические особенности с высоким соотношением сторон . Эти функции обычно используются в МЭМС и микрофлюидальных устройств, в которых анизотропия признаков , необходимых для придания желаемых оптических, электрических или физических свойств устройства. Анизотропное травление может также относиться к определенным химическим травителям , используемых для травления определенного материала преимущественно по определенным кристаллографическим плоскостям (например, КОН травление кремния [100] производит пирамидальную структуру)

неврология

Тензор диффузии является МРТ метод , который включает в себя измерение дробной анизотропии случайного движения ( броуновское движение ) молекулы воды в головном мозге. Молекулы воды , расположенные в волоконных трактах , более вероятно, быть анизотропными, поскольку они ограничены в своем движении (они перемещаются больше в размерности параллельно к волоконно -кишечному тракту , а не в двух измерениях , ортогональных к ней), тогда как молекулы воды диспергируют в остальном мозг имеет меньше ограничений движения и , следовательно , проявлять больше изотропности. Эта разница в дробной анизотропии использована для создания карты волоконных трактов в головном мозге человека.

Атмосферный лучистого переноса

Радиантности полей (см BRDF ) от отражающей поверхности часто не являются изотропными в природе. Это делает расчеты полной энергии отражается от любой сцены трудное количество для расчета. В дистанционных приложениях, функция анизотропии может быть получена для конкретных сцен, чрезвычайно упрощает вычисление чистого отражения или (тем самым) чистой освещенность сцены. Например, пусть ДФО быть , где «я» обозначает направление падающего и «V» обозначает направление просмотра (как будто со спутника или другого инструмента). И пусть Р Planar альбедо, которая представляет собой общую отражательную со сцены.

Представляет интерес , потому что, со знанием функции анизотропии , как это определено, измерение BRDF от направления одного просмотра (скажем, ) дает меру полного отражения сцены (планарная Albedo) для конкретного падающего геометрии (например, ) ,

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка