Anisotropi är ett begrepp som används inom olika vetenskapliga discipliner för att ange att vissa egenskaper hos en materia (t.ex. ett material eller en strålning) varierar med den riktning från vilken de mäts. Om till exempel ett materials brytningsindex eller densitet är olika när det mäts längs olika axlar sägs egenskapen vara anisotrop. Anisotropi är motsatsen till isotropi, en term som används när egenskaperna är desamma när de mäts från alla riktningar.
Undersökningen av egenskaper, vare sig de är isotropa eller anisotropa, kan ge mycket användbar information. Till exempel kan den anisotropa passagen av elektromagnetisk strålning genom en kristall hjälpa till att avslöja kristallens inre struktur. Användningen av material i byggprojekt gynnas av kunskap om att styrkan hos varje material varierar beroende på dess orientering. De anisotropier som upptäckts i den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen stöder Big Bang-teorin om universums ursprung. Mätning av anisotropi i seismiska data kan ge information om jordens inre processer och mineralogi. Anisotropi är också användbar inom medicinen, till exempel för ultraljudsbilder.
Materialvetenskap och teknik
Värmeledningen av värme genom olika material är vanligen anisotrop. De material som används för att överföra och driva ut värme från värmekällan i elektronik är ofta anisotropa. Däremot leder vissa material värme på ett sätt som är isotropt – det vill säga oberoende av den rumsliga orienteringen runt värmekällan.
Stappheten hos ett material är ofta anisotrop. Youngs modul (som mäter styvheten) beror på belastningens riktning.
Många kristaller är anisotropa mot ljus (optisk anisotropi) och uppvisar egenskaper som dubbelriktning. Kristalloptik beskriver ljusets utbredning i kristaller. En anisotropiaxel definieras som den axel längs vilken isotropin bryts (eller en symmetriaxel, t.ex. normal till kristallina lager). Vissa material har flera sådana optiska axlar.
I polykristallina material kan anisotropi bero på vissa texturmönster som produceras under tillverkningen av materialet. Vid valsning produceras ”stringers” av textur i valsningsriktningen, vilket kan leda till mycket olika egenskaper i valsnings- och tvärriktningen.
Vissa material, t.ex. trä och fiberförstärkta kompositer, är mycket anisotropa och är mycket starkare längs med fibern/kornet än tvärs över det. Metaller och legeringar tenderar att vara mer isotropa, även om de ibland kan uppvisa ett betydande anisotropt beteende. Detta är särskilt viktigt i processer som djupdragning av metaller.
Kosmologi
Kosmologer använder termen anisotropi för att beskriva små temperatursvängningar i den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen. Denna strålnings karaktär stöder Big Bang-teorin för universums ursprung.
Fysik
I fysiken kan termen anisotropi användas i olika fall. Termen kan till exempel användas för att ange att ett plasma har ett magnetfält som är orienterat i en önskad riktning, eller att plasman uppvisar ”filamentering”, som i fallet med blixtar eller en plasmalampa.
En flytande kristall är ett exempel på en anisotropisk vätska. En sådan vätska har en normal vätskas flytande egenskaper men har också en genomsnittlig strukturell ordning av molekylerna. Däremot innehåller vatten och kloroform ingen strukturell ordning av sina molekyler.
Geologi
Seismisk anisotropi är variationen av den seismiska våghastigheten med riktningen. Det är en indikator på långväga ordning i ett material, där egenskaper som är mindre än den seismiska våglängden (t.ex. kristaller, sprickor, porer, lager eller inneslutningar) har en dominerande inriktning. Betydande seismisk anisotropi har upptäckts i jordskorpan, manteln och den inre kärnan. Att mäta effekterna av anisotropi i seismiska data kan ge viktig information om processer och mineralogi i jorden.
Geologiska formationer med tydliga lager av sedimentärt material kan uppvisa elektrisk anisotropi: Den elektriska ledningsförmågan i en riktning (t.ex. parallellt med ett lager) kan skilja sig från den i en annan riktning (t.ex. vinkelrätt mot lagret). Denna egenskap används av gas- och oljeutforskningsindustrin för att identifiera kolvätehaltig sand i sekvenser av sand och skiffer. Sandbärande kolvätetillgångar har hög resistivitet (låg konduktivitet), medan skiffer har lägre resistivitet. Instrument för formationsutvärdering mäter denna konduktivitet/resistivitet, och resultaten används för att hjälpa till att hitta olje- och gasbrunnar.
Datorgrafik
Inom området datorgrafik är en anisotropisk yta en yta som ändrar utseende när den roteras kring sin geometriska normal, vilket är fallet med sammet.
Anisotropisk filtrering (AF) är en metod för att förbättra bildkvaliteten hos texturer på ytor som ligger långt borta och är brant vinklade i förhållande till synpunkten. Äldre tekniker, såsom bilinjär och trilinjär filtrering, tog inte hänsyn till vinkeln från vilken en yta betraktas, vilket resulterade i att texturer suddades ut. Genom att minska detaljerna i en riktning mer än i en annan kan dessa effekter minskas.
Anisotropisk filtrering i datorgrafik ska inte förväxlas med ett ”kemiskt anisotropt filter”, som används för att filtrera partiklar och har en annan betydelse. Termen används för att beskriva ett filter med allt mindre mellanrum i filtreringsriktningen, så att större partiklar filtreras bort före de mindre. Denna typ av filter resulterar i större genomströmning och effektivare filtrering.
Mikrotillverkning
Mikrotillverkningsprocesser använder anisotropa etsningstekniker (t.ex. djup reaktiv jonätning) för att skapa väldefinierade mikroskopiska egenskaper med ett högt aspektförhållande. Dessa funktioner används ofta i MEMS och mikrofluidiska enheter, där anisotropin hos funktionerna behövs för att ge enheten önskade optiska, elektriska eller fysikaliska egenskaper.
Medicin
Anisotropi är också användbar för medicinsk ultraljudsavbildning. När transducerens vinkel ändras kan man se att ekogeniteten hos mjuka vävnader (t.ex. senor) förändras.
I diffusionstensoravbildning kan förändringar i anisotropin indikera diffusionsförändringar av vatten i hjärnan, särskilt i den vita substansen.
- Babuska, V., and M. Cara. 2001. Seismisk anisotropi i jorden. Modern Approaches in Geophysics. Dordrecht, Nederländerna: Kluwer Academic. ISBN 0792313216
- Kocks, U.F., C.N. Tomé och H.-R. Wenk. 2001. Textur och anisotropi. New Ed ed ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 052179420X
- Newnham, Robert E. 2005. Materials Properties of Materials: Anisotropi, symmetri, struktur. New York: Oxford University Press. ISBN 0198520751
- Truszkowski, Wojciech. 2001. Den plastiska anisotropin i enkristaller och polykristallina metaller. Dordrecht, Nederländerna: Kluwer Academic. ISBN 0792368398
Alla länkar hämtade 22 mars 2016.
- Wilkinson Microwave Anisotropy Probe NASA.
- Anisotropi och isotropi NDT Resource Center.
Credits
New World Encyclopedia skribenter och redaktörer skrev om och kompletterade Wikipediaartikeln i enlighet med New World Encyclopedias standarder. Den här artikeln följer villkoren i Creative Commons CC-by-sa 3.0-licensen (CC-by-sa), som får användas och spridas med vederbörlig tillskrivning. Tillgodohavande är berättigat enligt villkoren i denna licens som kan hänvisa till både New World Encyclopedia-bidragsgivarna och de osjälviska frivilliga bidragsgivarna i Wikimedia Foundation. För att citera den här artikeln klicka här för en lista över godtagbara citeringsformat.Historiken över tidigare bidrag från wikipedianer är tillgänglig för forskare här:
- Anisotropins historia
Historiken över den här artikeln sedan den importerades till New World Encyclopedia:
- Historik över ”Anisotropi”
Observera att vissa restriktioner kan gälla för användning av enskilda bilder som är separat licensierade.