Anisotropy - Anisotropy


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WMAP imagem dos (muito pequenas) anisotropias na radiação cósmica de fundo

Anisotropia / ˌ Æ n ɪ s ɒ t r ə p i / , / ˌ Æ n s ɒ t r ə p i / é a propriedade de ser direccionalmente dependentes, o que implica propriedades diferentes em diferentes direcções, ao contrário de isotropia . Pode ser definida como uma diferença, quando medido ao longo de diferentes eixos, em um de materiais físicos ou propriedades mecânicas ( absorvância , de índice de refracção , de condutividade , resistência à tracção , etc.)

Um exemplo de anisotropia é a luz que vem através de um polarizador . Outra é de madeira , que é mais fácil para dividir ao longo de seu grão do que através dele.

Campos de interesse

computação gráfica

No campo da computação gráfica , uma superfície anisotrópica mudanças na aparência, uma vez que gira sobre seu geométrica normais , como é o caso com veludo .

A filtragem anisotrópica (AF) é um método de melhorar a qualidade de imagem de texturas em superfícies que estão longe e acentuadamente angulada em relação ao ponto de vista. Técnicas mais antigas, tais como bilinear e filtragem trilinear , não têm em conta o ângulo de uma superfície é visto a partir de, o que pode resultar em aliasing ou borrar de texturas. Ao reduzir detalhe numa direcção mais do que o outro, estes efeitos podem ser reduzidos.

Química

Um anisotrópica química filtro , tal como utilizado para filtrar partículas, é um filtro com espaços intersticiais cada vez mais pequenos em direcção de filtração de modo a que as proximais regiões filtrar partículas maiores e distais regiões remover cada vez mais partículas mais pequenas, o que resulta em maior fluxo de passagem e mais eficiente filtração.

Na espectroscopia de RMN , a orientação dos núcleos em relação ao campo magnético aplicado determina o seu desvio químico . Neste contexto, os sistemas anisotrópicos referem-se à distribuição de electrões de moléculas com densidade anormalmente elevada de electrões, como o sistema pi de benzeno . Esta densidade de electrões anormal afeta o campo magnético aplicado e faz com que o desvio químico observado para mudar.

Na espectroscopia de fluorescência , a anisotropia de fluorescência , calculada a partir das polarização propriedades de fluorescência a partir de amostras excitadas com luz polarizada no plano, é utilizado, por exemplo, para determinar a forma de uma macromolécula. Medições de anisotropia revelar o deslocamento angular média do fluoróforo que ocorre entre a absorção e a subsequente emissão de um fotão.

imagens do mundo real

Imagens de um ambiente ligada a gravidade ou feito pelo homem são particularmente anisotrópica no domínio de orientação, com mais estrutura de imagem localizada em orientações paralela ou perpendicular à direcção da gravidade (vertical e horizontal).

Física

A lâmpada de plasma exibindo a natureza dos plasmas , neste caso, o fenômeno da "filamentação"

Os físicos de University of California, Berkeley relatou sobre sua detecção da anisotropia cosseno na radiação cósmica de fundo em 1977. O experimento demonstrou o efeito Doppler causado pelo movimento da Terra em relação ao assunto universo primordial , a fonte da radiação. Anisotropia cósmica também foi visto no alinhamento dos eixos de rotação das galáxias e ângulos de polarização de quasares.

Físicos utilizar a anisotropia termo para descrever as propriedades dependentes da direcção de materiais. Anisotropia magnética , por exemplo, pode ocorrer em um de plasma , de modo a que o seu campo magnético é orientada numa direcção preferida. Plasmas também pode mostrar "filamentação" (tal como o observado em relâmpago ou um globo do plasma ) que é direccional.

Um líquido anisotrópico tem a fluidez de um líquido normal, mas tem uma ordem estrutural média em relação ao outro ao longo do eixo molecular, ao contrário da água ou clorofórmio , que não contenham a ordenação estrutural das moléculas. Os cristais líquidos são exemplos de líquidos anisotrópicos.

Alguns materiais de conduzir o calor de uma forma que é isotrópica, que é independente da orientação espacial em torno da fonte de calor. Condução de calor é mais comumente anisotrópica, o que implica que a modelagem geométrica detalhada de tipicamente diversos materiais sendo termicamente gerenciado é necessário. Os materiais utilizados para transferir e rejeitar calor da fonte de calor em eletrônica são muitas vezes anisotrópica.

Muitos cristais são anisotrópica de luz ( "anisotropia óptica"), e exibem propriedades tais como birrefringência . Cristal óptica descreve propagação da luz nestes meios. Um "eixo de anisotropia" é definido como o eixo ao longo do qual isotropia é quebrada (ou um eixo de simetria, tais como normal para camadas cristalinas). Alguns materiais podem ter várias tais eixos ópticos .

Geofísica e geologia

Anisotropia sísmica é a variação de wavespeed sísmica com sentido. Anisotropia sísmica é um indicador da ordem de longo alcance em um material, que apresenta menor do que o sísmica comprimento de onda (por exemplo, cristais, fissuras, poros, camadas ou inclusões) têm um alinhamento dominante. Este alinhamento conduz a uma variação direccional de elasticidade wavespeed. Medindo os efeitos da anisotropia em dados sísmicos podem fornecer informações importantes sobre processos e mineralogia na Terra; de fato, anisotropia sísmica significativa foi detectada na Terra crosta , manto e núcleo interno .

Geológicas formações com camadas distintas de sedimentar material pode apresentar anisotropia eléctrica; condutividade eléctrica numa direcção (por exemplo, paralela a uma camada), é diferente do que no outro (por exemplo, perpendicular a uma camada). Esta propriedade é usada no gás e exploração de petróleo indústria para identificar hidrocarboneto areias -bearing em sequências de areia e argila xistosa . Activos hidrocarbonetos areia de rolamento tem alta resistividade (baixa condutividade), ao passo que os xistos têm menor resistividade. Avaliação da formação instrumentos medem esta condutividade / resistividade e os resultados são usados para ajudar a encontrar petróleo e gás em poços.

A condutividade hidráulica dos aquíferos é muitas vezes anisotrópica, pela mesma razão. Ao calcular o fluxo de águas subterrâneas para esgotos ou para poços , a diferença entre a permeabilidade horizontal e vertical, devem ser tidas em conta, caso contrário, os resultados podem estar sujeitos a erros.

Formadores de rochas mais comuns minerais são anisotrópica, incluindo quartzo e feldspato . Anisotropia em minerais é visto de forma mais confiável em suas propriedades ópticas . Um exemplo de um mineral isotrópica é granada .

acústica médicos

Anisotropia também é uma propriedade bem conhecida na geração de imagens de ultra-sons médica descreve uma resultante diferente ecogenicidade dos tecidos moles, tais como tendões, quando o ângulo do transdutor é alterado. Fibras do tendão aparecer hiperecóica (brilhante) quando o transdutor é perpendicular ao tendão, mas pode aparecer hipoecóico (mais escura) quando o transdutor está inclinado obliquamente. Esta pode ser uma fonte de erro de interpretação para os profissionais inexperientes.

ciência dos materiais e engenharia

Anisotropia, em Ciência dos Materiais, é a dependência direcional de um material de uma propriedade física. A maioria dos materiais exibem um comportamento anisotrópico. Um exemplo seria a dependência do módulo de Young na direção da carga. Em tal caso, a anisotropia pode ser eficazmente medida directamente a partir do seu tensor de rigidez, independentemente da sua origem, que pode ser por exemplo a textura, a aleatoriedade da composição interna ou defeitos. Textura padrões são muitas vezes produzidos durante a fabricação do material. No caso de laminagem, "longarinas" de textura são produzidos na direcção de laminagem, o que pode levar a propriedades vastamente diferentes no rolamento e direcções transversais. Alguns materiais, tais como madeira e reforçado com fibra de compósitos são muito anisotrópica, sendo muito mais forte ao longo do grão / fibra do que através dele. Metais e ligas tendem a ser mais isotrópica, embora às vezes pode apresentar um comportamento significativo anisotrópica. Isto é especialmente importante em processos como deep-desenho .

A madeira é anisotrópica um naturalmente (mas muitas vezes simplificado para ser transversalmente isotrópica de material). As suas propriedades variar amplamente, quando medido com ou contra o crescimento de grão. Por exemplo, a força e a dureza da madeira é diferente para a mesma amostra, medido em orientações diferentes.

Nos Mechanics of Materials contínua, isotropia e anisotropia são rigorosamente descrito por meio do grupo de simetria da relação constitutiva.

microfabricação

Técnicas de gravação anisotrópica (tais como profunda ataque por iões reactivos ) são usados em processos de microfabricação para criar características microscópicas bem definidas com uma elevada relação de aspecto . Estas características são comumente utilizados em MEMS e microfluidos dispositivos, em que é necessária a anisotropia das características a conferir propriedades ópticas, eléctricas, ou físicas desejadas para o dispositivo. Gravação anisotrópica pode também referir-se a certos agentes atacantes químicos utilizados para gravar um certo material preferencialmente sobre certos planos cristalográficos (por exemplo, KOH gravura de silício [100] produz estruturas em forma de pirâmide)

Neuroscience

Tensor de difusão é um MRI técnica que envolve a medição da anisotropia fraccionada do movimento aleatório ( movimento Browniano ) de moléculas de água no cérebro. As moléculas de água localizadas em feixes de fibras são mais susceptíveis de ser anisotrópica, desde que eles sejam prejudicadas no seu movimento (que se movem mais na dimensão paralela ao tracto de fibra, em vez de em duas dimensões ortogonais para ele), ao passo que as moléculas de água dispersa no resto do cérebro têm movimento menos limitado e, por conseguinte, apresentar mais de isotropia. Esta diferença na anisotropia fraccionada é explorada para criar um mapa dos feixes de fibras no cérebro do indivíduo.

transferência radiativa atmosférica

Radiance campos (ver BRDF ) de uma superfície reflexiva muitas vezes não são isotrópico na natureza. Isso faz com cálculos da energia total a ser refletida de qualquer cena de uma quantidade difícil de calcular. Em teledetecção aplicações, funções de anisotropia pode ser derivado para cenas específicas, imensamente simplificar o cálculo do coeficiente de reflexão ou líquido (assim) o líquido irradiância de uma cena. Por exemplo, deixe o BRDF ser onde 'i' denota direcção de incidência e 'v' denota a direção de visualização (como se de um satélite ou outro instrumento). E seja P o Planar Albedo, que representa a reflectância total desde a cena.

É interessante porque, com o conhecimento da função anisotropia como definido, uma medida da BRDF de uma direção única de visualização (por exemplo, ) dá uma medida da reflectância total de cena (Planar Albedo) para que a geometria incidente específico (por exemplo, ) .

Veja também

Referências

links externos