Anizotropnaya sreda

Sreda, makroskopicheskie svoistva kotoroi razlichny v razlichnyh napravleniyah, v protivopolozhnost' srede izotropnoi, gde oni ne zavisyat ot napravleniya. Formal'no anizotropiya odnorodnoi bezgranichnoi sredy oznachaet neinvariantnost' ee svoistv otnositel'no gruppy vrashenii. Poskol'ku u real'noi sredy obychno est' granicy, pri strogom podhode k opredeleniyu anizotropii neobhodimo imet' v vidu ne abstraktnuyu bezgranichnuyu sredu, a sdelannyi iz etoi sredy makroskopicheski odnorodnyi shar. Sredu sleduet schitat' anizotropnoi, esli sushestvuet eksperimental'no obnaruzhimyi povorot vokrug centra ukazannogo shara.

Anizotropiya sredy mozhet byt' obuslovlena neskol'kimi prichinami: anizotropiei obrazuyushih ee chastic, anizotropnym harakterom ih vzaimodeistviya (dipol'nym, kvadrupol'nym i dr.), uporyadochennym raspolozheniem chastic (kristallicheskoi sredy, zhidkie kristally), melkomasshtabnymi neodnorodnostyami (sm., naprimer, Tekstura). V to zhe vremya anizotropnye ili anizotropno vzaimodeistvuyushie chasticy mogut obrazovyvat' izotropnuyu sredu (naprimer, amorfnye veshestva ili gazy i zhidkosti, v kotoryh izotropiya obuslovlena haoticheskim dvizheniem i vrasheniem chastic). Anizotropnaya sreda mozhet obrazovat'sya pod deistviem vneshnih polei, orientiruyushih ili deformiruyushih chasticy. Dazhe fizicheskii vakuum vo vneshnih polyah (elektromagnitnom, gravitacionnom i dr.) polyarizuetsya i vedet sebya kak anizotropnaya sreda. Fizicheskie polya i veshestvo iskrivlyayut samo prostranstvo-vremya, kotoroe priobretaet anizotropnye gravitacionnye svoistva.

Anizotropnye svoistva sploshnoi sredy opisyvayut tenzornymi velichinami; v neodnorodnoi anizotropnoi sredy oni menyayutsya ot tochki k tochke. Sredy, anizotropnye dlya odnogo klassa yavlenii, mogut vesti sebya kak izotropnye po otnosheniyu k drugomu klassu. Tak, mehanicheskie svoistva kristallicheskoi povarennoi soli NaCl anizotropny (ee uprugost' razlichna vdol' reber i diagonalei kubicheskoi reshetki), togda kak teplovye i opticheskie svoistva izotropny s vysokoi stepen'yu tochnosti. V izotropnoi srede sootvetstvuyushie tenzory svodyatsya k edinichnym.

Anizotropnye sredy obychno klassificiruyut po tipu simmetrii ih struktury, kotoraya harakterizuetsya raspredeleniem chastic v prostranstve i korrelyaciei mezhdu nimi. Eto svyazano s tem, chto simmetriya lyubogo fizicheskogo svoistva ne mozhet byt' nizhe simmetrii struktury sredy (princip Neimana). V sluchae trehmernogo uporyadocheniya chastic (kristallicheskaya reshetka) sushestvuyut vsego 32 tochechnye gruppy simmetrii anizotropnyh sred (kristallicheskie klassy). Esli zhe prostranstvennoe uporyadochenie chastic yavlyaetsya tol'ko dvumernym (odnomernym) ili otsutstvuet vovse (zhidkie kristally i anizotropnye zhidkosti), to chislo tipov simmetrii anizotropnyh sred vozrastaet i opredelyaetsya, naprimer, vzaimnoi korrelyaciei mezhdu orientaciyami chastic. Takie fazovye sostoyaniya veshestva, promezhutochnye mezhdu kristallom i izotropnoi zhidkost'yu, nazyvaemye mezomorfnymi sostoyaniyami.

Drugim tipom narusheniya simmetrii sredy, otlichnym ot anizotropii, yavlyaetsya girotropiya. Sreda girotropna, esli ee svoistva menyayutsya pri zerkal'nyh otrazheniyah. Svoistva girotropnyh sred opisyvayutsya psevdotenzornymi velichinami (sm. Psevdotenzor).

S anizotropiei (i girotropiei) svyazany raznoobraznye yavleniya. Odnorodnaya anizotropnaya sreda okazyvaet sushestvennoe vliyanie na svoistva rasprostranyayushihsya v nei normal'nyh voln, opredelyaya, v chastnosti, ih polyarizaciyu i razlichie napravlenii rasprostraneniya volnovogo (fazovogo) fronta i energii voln (sm. takzhe Kristallooptika i Dvoinoe lucheprelomlenie). V neodnorodnoi anizotropnoi srede mozhet proishodit' lineinoe vzaimodeistvie polyarizovannyh voln (sm. Lineinoe vzaimodeistvie voln), privodyashee k pereraspredeleniyu energii mezhdu normal'nymi volnami, no ne narushayushee princip superpozicii. Poslednii narushaetsya v sluchae nelineinogo vzaimodeistviya voln, kotoroe v anizotropnyh sredah takzhe obladaet svoeobraznymi anizotropnymi svoistvami (sm. Nelineinaya optika i Nelineinaya akustika). Sm. takzhe Anizotropiya, Magnitnaya anizotropiya, Opticheskaya anizotropiya.