anisotropie - Anisotropy


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WMAP image des (très petits) anisotropies dans le rayonnement de fond cosmique

Anisotropie / ˌ æ n ɪ s ɒ t r ə p i / , / ˌ æ n s ɒ t r ə p i / est la propriété d'être dépendant directionnellement, ce qui implique des propriétés différentes dans des directions différentes, par opposition à l' isotropie . Elle peut être définie comme une différence, lorsqu'elle est mesurée le long de différents axes, dans un matériau de physiques ou propriétés mécaniques ( d'absorbance , indice de réfraction , la conductivité , la résistance à la traction , etc.)

Un exemple d'anisotropie est lumière qui traverse un polariseur . Un autre est le bois , ce qui est plus facile à séparer le long de son grain de travers.

Domaines d'intérêt

Infographie

Dans le domaine de l' infographie , un changement de surface anisotrope en apparence comme il tourne autour de son géométrique normale , comme cela est le cas avec le velours .

Le filtrage anisotrope (AF) est un procédé d'amélioration de la qualité d'image des textures sur des surfaces qui sont loin et fortement inclinée par rapport au point de vue. Anciennes techniques, telles que bilinéaire et le filtrage trilinéaire , ne prennent pas en compte l'angle d' une surface est vue à partir, ce qui peut entraîner l' aliasing ou le flou des textures. En réduisant les détails dans un sens plus qu'un autre, ces effets peuvent être réduits.

Chimie

Un anisotrope chimique filtre , tel qu'il est utilisé pour filtrer les particules, est un filtre ayant des espaces interstitiels de plus en plus petite dans la direction de filtration de sorte que les proximales régions filtrent les particules plus grandes et distales régions supprimer de plus en plus de particules plus petites, ce qui entraîne une plus grande écoulement et plus efficace filtration.

En spectroscopie RMN , l'orientation des noyaux par rapport au champ magnétique appliqué détermine leur déplacement chimique . Dans ce contexte, les systèmes anisotropes se réfèrent à la distribution électronique de molécules à haute densité anormalement électronique, comme le système pi de benzène . Cette densité d'électrons anormale affecte le champ magnétique appliqué et entraîne le déplacement chimique observé au changement.

Dans la spectroscopie de fluorescence , l' anisotropie de fluorescence , calculés à partir des polarisations propriétés de fluorescence à partir des échantillons excités avec de la lumière polarisée dans un plan, on utilise, par exemple, pour déterminer la forme d'une macromolécule. Les mesures d'anisotropie révèle le déplacement angulaire moyenne du fluorophore qui se produit entre l' absorption et l' émission ultérieure d'un photon.

des images du monde réel

Les images d'un environnement lié par gravité ou d'origine humaine sont particulièrement anisotrope dans le domaine de l'orientation, avec plus de structure d'image située à orientation parallèle ou orthogonale à la direction de la pesanteur (verticale et horizontale).

La physique

Une lampe à plasma affichant la nature des plasmas , dans ce cas, le phénomène de « filamentation »

Physiciens de l' Université de Californie, Berkeley rapporté au sujet de leur détection de l'anisotropie cosinus dans le rayonnement de fond cosmologique en 1977. Leur expérience a démontré le décalage Doppler provoqué par le mouvement de la terre par rapport au début de la matière Univers , la source du rayonnement. Anisotropie cosmique a également été observé dans l'alignement des axes de rotation des galaxies et des angles de polarisation des quasars.

Physiciens utilisent l'anisotropie terme pour décrire les propriétés dépendant de la direction des matériaux. Anisotropie magnétique , par exemple, peut se produire dans un plasma , de sorte que son champ magnétique est orienté dans une direction préférée. Plasmas peut également montrer « filamentation » (comme celle observée dans la foudre ou d' un globe de plasma ) qui est directionnel.

Un liquide anisotrope a la fluidité d'un liquide normal, mais a un ordre structurel moyenne par rapport à l'autre le long de l'axe moléculaire, contrairement à l' eau ou le chloroforme , qui ne contiennent pas la commande de la structure des molécules. Les cristaux liquides sont des exemples de liquides anisotropes.

Certains matériaux conduisent la chaleur d'une manière qui est isotrope, qui est indépendante de l' orientation spatiale autour de la source de chaleur. La conduction thermique est plus communément anisotrope, ce qui implique que la modélisation géométrique détaillée des matériaux typiquement divers géré thermiquement est nécessaire. Les matériaux utilisés pour transférer et rejeter la chaleur de la source de chaleur dans l' électronique sont souvent anisotrope.

De nombreux cristaux sont anisotropes à la lumière ( « anisotropie optique »), et présentent des propriétés telles que la biréfringence . Optique cristal décrit propagation de la lumière dans ces milieux. Un « axe d'anisotropie » est défini comme étant l'axe le long duquel l' isotropie est cassé (ou un axe de symétrie, tel que la normale aux couches cristallines). Certains matériaux peuvent avoir plusieurs de ces axes optiques .

Géophysique et géologie

Anisotropie sismique est la variation de wavespeed sismique avec direction. Anisotropie sismique est un indicateur de ordre à longue distance dans un matériau, qui propose plus petite que la sismique longueur d' onde (par exemple, des cristaux, des fissures, des pores, des couches ou des inclusions) présentent un alignement dominant. Cet alignement conduit à une variation directionnelle de l' élasticité wavespeed. Mesurer les effets de l' anisotropie dans les données sismiques peuvent fournir des informations importantes sur les processus et la minéralogie de la Terre; En effet, anisotropie sismique importante a été détectée dans la Terre de la croûte , manteau et noyau interne .

Géologiques des formations avec des couches distinctes de sédimentaire matériau peut présenter une anisotropie électrique; conductivité électrique dans une direction (par exemple parallèle à une couche), est différente de celle dans une autre (par exemple perpendiculaire à une couche). Cette propriété est utilisée dans le gaz et l' exploration pétrolière industrie pour identifier les hydrocarbures des sables -bearing dans des séquences de sable et de schiste . Actifs hydrocarbonés de palier de sable à avoir une forte résistivité (faible conductivité), tandis que les schistes ont une résistivité inférieure. Évaluation formation instruments mesurent cette conductivité / résistivité et les résultats sont utilisés pour aider à trouver du pétrole et du gaz dans les puits.

La conductivité hydraulique des aquifères est souvent anisotrope pour la même raison. Lors du calcul de l' écoulement des eaux souterraines pour les drains ou les puits , la différence entre la perméabilité horizontale et verticale doit être pris en compte, sinon les résultats peuvent faire l' objet d' une erreur.

La plupart des communes lithogénétiques minéraux sont anisotropes, y compris le quartz et le feldspath . Anisotropie en minéraux est plus fiable vu dans leurs propriétés optiques . Un exemple d'un minéral isotrope est grenat .

acoustique médicale

Anisotropie est également une propriété bien connue dans l' imagerie médicale à ultrasons décrivant une résultante différente échogénicité des tissus mous, tels que les tendons, lorsque l'angle du transducteur est modifié. Fibres tendineuses apparaissent hyperéchogènes (clair) lorsque le transducteur est perpendiculaire au tendon, mais peuvent apparaître hypoéchogène (plus sombre) lorsque le transducteur est incliné obliquement. Cela peut être une source d'erreur d'interprétation pour les praticiens inexpérimentés.

science et génie des matériaux

Anisotropie, en science des matériaux, est la dépendance directionnelle d'un matériau d'une propriété physique. La plupart des matériaux présentent un comportement anisotrope. Un exemple serait la dépendance du module de Young sur la direction de la charge. Dans un tel cas anisotropie peut être mesurée de manière efficace directement depuis tenseur de rigidité indépendamment de son origine , qui peut être par exemple la texture, aléatoire de composition interne ou défauts. Texture modèles sont souvent produits lors de la fabrication du matériau. Dans le cas du laminage, « lisses » de texture sont produites dans la direction de laminage, ce qui peut conduire à des propriétés très différentes dans le laminage et le sens transversal. Certains matériaux, tels que le bois et renforcé par des fibres composites sont très anisotropes, étant beaucoup plus forte le long du grain / fibre de travers. Les métaux et alliages ont tendance à être plus isotrope, mais ils peuvent parfois présenter un comportement anisotrope significatif. Ceci est particulièrement important dans les processus tels que emboutissage profond .

Le bois est un naturellement anisotrope (mais souvent simplifié pour être transversalement isotrope matériau). Ses propriétés varient considérablement lorsqu'elle est mesurée avec ou contre le grain de croissance. Par exemple, la force et la dureté du bois est différent pour le même échantillon mesuré dans des orientations différentes.

Dans la mécanique des matériaux Continuum, l'isotropie et l'anisotropie sont rigoureusement décrits par le groupe de symétrie de la relation constitutive.

microfabrication

Des techniques de gravure anisotrope ( par exemple une gravure ionique réactive profonde ) sont utilisés dans des procédés de microfabrication pour créer des entités microscopiques bien définies , avec un haut rapport d'aspect . Ces caractéristiques sont couramment utilisés dans les MEMS et microfluidique appareils, où l'anisotropie des caractéristiques est nécessaire pour conférer des propriétés optiques, électriques ou physiques souhaitées pour le dispositif. Gravure anisotrope peut également se référer à certains agents d' attaque chimique utilisée pour graver un certain matériau préférentiellement sur certains plans cristallographiques (par exemple, une gravure KOH de silicium [100] produit des structures pyramidales-like)

Neuroscience

Imagerie du tenseur de diffusion est une IRM technique qui consiste à mesurer l'anisotropie fractionnaire du mouvement aléatoire ( mouvement brownien ) des molécules d'eau dans le cerveau. Les molécules d'eau situés dans des faisceaux de fibres sont plus susceptibles d'être anisotrope, car ils sont limités dans leur mouvement (ils se déplacent plus dans la dimension parallèle à l'étendue de la fibre , plutôt que dans les deux dimensions orthogonales à celle - ci), tandis que les molécules d'eau dispersées dans le reste du cerveau ont un mouvement moins restreint et donc afficher plus isotropie. Cette différence d'anisotropie fractionnelle est exploitée pour créer une carte des faisceaux de fibres dans le cerveau de l'individu.

transfert radiatif atmosphérique

Radiance champs (voir BRDF ) à partir d' une surface réfléchissante ne sont souvent pas isotrope dans la nature. Cela rend les calculs de l'énergie totale réfléchie par une scène d' une quantité difficile à calculer. En télédétection applications, les fonctions d'anisotropie peuvent être dérivées pour les scènes spécifiques, ce qui simplifie énormément le calcul du facteur de réflexion net ou (ainsi) le filet irradiance d'une scène. Par exemple, que le BRDF soit où « i » désigne la direction incidente et « v » indique la direction d' observation (comme si d'un satellite ou un autre instrument). Et que P Planar albédo, ce qui représente le facteur de réflexion totale de la scène.

Il est intéressant parce que, en ayant connaissance de la fonction de l' anisotropie tel que défini, une mesure de la BRDF à partir d' une unique direction d'observation ( par exemple, ) donne une mesure de la réflectance totale de scène (Planar albédo) pour que la géométrie d'incidence spécifique ( par exemple, ) .

Voir également

Références

Liens externes