Isotropie

Isotropie (griech.: isos gleich; griech.: tropos Drehung, Richtung) bezeichnet die Unabhängigkeit einer Eigenschaft von der Richtung. Isotropie ist das Gegenteil von Anisotropie. Daneben gibt es in der Werkstoffkunde den Begriff der Quasiisotropie als scheinbare Isotropie.

Bei der betrachteten Eigenschaft kann es sich um irgendeine Eigenschaft handeln (Glossar mathematischer Attribute Abschnitt Isotrop, physikalische Eigenschaft, gesellschaftliche/soziale Kenngröße, etc.).

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Isotropie in der Physik

Mit isotroper Strahlung ist in der Regel eine solche Strahlung gemeint, die in alle Richtungen des 3-dimensionalen Raumes gleichmäßig abgestrahlt wird.

In der Physik ist Materie auf atomarer Ebene grundsätzlich nicht isotrop. Betrachtet man als solchen Baustein z. B. ein Atom, das selbst noch als isotrop angesehen werden kann, so spielt es schon bei den Nachbaratomen eine Rolle, ob man in eine Richtung schaut, in der sich beispielsweise ein Atomkern befindet. Wenn diese Bausteine jedoch nicht regelmäßig angeordnet sind, und man die Umgebung in makroskopischem Abstand betrachtet, so können sich diese Unterschiede im Mittel aufheben, und die Materie erscheint äußerlich isotrop. Dieser Fall wird auch als Quasiisotropie bezeichnet. Bei Materie, die einen regelmäßigen Aufbau aufweist (siehe Gitter), können die Eigenschaften auch auf makroskopischer Längenskala anisotrop sein.

In der mathematischen Physik ist die Isotropie des Raumes eine der zehn klassischen Symmetrien. Nach dem Noether-Theorem folgt aus jeder Symmetrie die Erhaltung einer physikalischen Größe, beispielsweise folgt aus der zeitlichen Symmetrie die Erhaltung der Energie. Aus der Isotropie des Raumes lässt sich der Drehimpulserhaltungssatz herleiten.

Handelt es sich bei der betrachteten Eigenschaft um eine optische wie z. B. Reflexion oder Transmission, so wird in den Lehrbüchern generell nicht zwischen Isotropie und Quasiisotropie unterschieden. Als Folge wird üblicherweise der Begriff Optische Isotropie gleichgesetzt mit der Eigenschaft kann durch eine skalare dielektrische Funktion charakterisiert werden. Dies ist jedoch z. B. für polykristalline Materialien nur richtig, wenn die Kristallite klein gegenüber der Wellenlänge sind. Andernfalls depolarisieren polykristalline Materialien generell linear polarisiertes Licht selbst dann, wenn sie zufällig orientiert sind, außer das Licht ist zusätzlich auch noch kohärent. ^[1]

Isotropie/transversale Isotropie in der Werkstoffkunde

In einem Faser-Kunststoff-Verbund, bzw. Laminat bezeichnet transversale Isotropie eine UD-Schicht, also eine Schicht, die nur in einer Richtung richtungsabhängige Eigenschaften hat. Dies ist die Faserrichtung. In der Ebene quer und senkrecht dazu sind die Eigenschaften hingegen richtungsunabhängig. Siehe auch Faserverbundwerkstoff.

Siehe auch

• Homogenität
• Heterogenität
• Kontinuum
• isotropes Voxel
• isotroper Teil eines Unterraumes im Kreinraum
• Isotropstrahler

Quellen

1. ↑ Optische Isotropie von Festkörpern, Thomas G. Mayerhöfer, Ralf Keding, Zhijian Shen, Janice L. Musfeldt