En física y geometría , la isotropía (del griego antiguo ἴσος ( ísos ) 'igual', y τρόπος ( trópos ) 'giro, camino') es uniformidad en todas las orientaciones . Las definiciones precisas dependen del área temática. Las excepciones o desigualdades se indican frecuentemente con el prefijo a- o an- , de ahí la anisotropía . La anisotropía también se utiliza para describir situaciones en las que las propiedades varían sistemáticamente, dependiendo de la dirección. La radiación isotrópica tiene la misma intensidad independientemente de la dirección de medición , y un campo isotrópico ejerce la misma acción independientemente de cómo esté orientada la partícula de prueba.
Matemáticas
Dentro de las matemáticas , la isotropía tiene algunos significados diferentes:
Se dice que una forma cuadrática q es isotrópica si existe un vector v distinto de cero tal que q ( v ) = 0 ; tal v es un vector isotrópico o un vector nulo. En geometría compleja, una línea que pasa por el origen en la dirección de un vector isotrópico es una línea isotrópica .
Se dice que el campo vectorial generado por una fuente puntual es isotrópico si, para cualquier vecindad esférica centrada en la fuente puntual, la magnitud del vector determinado por cualquier punto de la esfera es invariante ante un cambio de dirección. Por ejemplo, la luz de las estrellas parece ser isotrópica.
Cuando una partícula sin espín (o incluso una partícula no polarizada con espín) se desintegra, la distribución de desintegración resultante debe ser isotrópica en el sistema de reposo de la partícula en desintegración, independientemente de la física detallada de la desintegración. Esto se deriva de la invariancia rotacional del hamiltoniano , que a su vez está garantizada para un potencial esféricamente simétrico.
La teoría cinética de los gases también es un ejemplo de isotropía. Se supone que las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y, como consecuencia, existe la misma probabilidad de que una molécula se mueva en cualquier dirección. Así, cuando hay muchas moléculas en el gas, con alta probabilidad habrá números muy similares moviéndose en una dirección como en cualquier otra, lo que demuestra una isotropía aproximada.
El flujo de fluido es isotrópico si no hay preferencia direccional (por ejemplo, en turbulencia 3D completamente desarrollada). Un ejemplo de anisotropía son los flujos con una densidad de fondo, ya que la gravedad actúa en una sola dirección. La superficie aparente que separa dos fluidos isotrópicos diferentes se denominaría isótropo.
Un medio isotrópico es aquel en el que la permitividad, ε, y la permeabilidad, μ, del medio son uniformes en todas las direcciones del medio, siendo el ejemplo más simple el espacio libre.
Isotropía óptica significa tener las mismas propiedades ópticas en todas las direcciones. La reflectancia o transmitancia individual de los dominios se promedia para muestras microheterogéneas si se va a calcular la reflectancia o transmitancia macroscópica. Esto puede verificarse simplemente investigando, por ejemplo, un material policristalino bajo un microscopio polarizador con los polarizadores cruzados: si los cristalitos son mayores que el límite de resolución, serán visibles.
El principio cosmológico , que sustenta gran parte de la cosmología moderna, incluida la teoría del Big Bang sobre la evolución del universo observable, supone que el Universo es a la vez isotrópico y homogéneo, lo que significa que el universo no tiene una ubicación preferida (es el mismo en todas partes) y no tiene dirección preferida. [2] Las observaciones realizadas en 2006 sugieren que, en escalas de distancia mucho mayores que las galaxias, los cúmulos de galaxias son características "grandes" , pero pequeñas en comparación con los llamados escenarios de multiverso . [ cita necesaria ]
En el estudio de las propiedades mecánicas de los materiales , "isotrópico" significa tener valores idénticos de una propiedad en todas las direcciones. Esta definición también se utiliza en geología y mineralogía . El vidrio y los metales son ejemplos de materiales isotrópicos. [3] Los materiales anisotrópicos comunes incluyen la madera , porque sus propiedades materiales son diferentes paralelas y perpendiculares a la veta, y rocas estratificadas como la pizarra .
Los materiales isotrópicos son útiles porque son más fáciles de moldear y su comportamiento es más fácil de predecir. Los materiales anisotrópicos se pueden adaptar a las fuerzas que se espera que experimente un objeto. Por ejemplo, las fibras de los materiales de fibra de carbono y las barras de refuerzo del hormigón armado están orientadas para resistir la tensión.
Microfabricación
En procesos industriales, como los pasos de grabado, isotrópico significa que el proceso avanza al mismo ritmo, independientemente de la dirección. La reacción química simple y la eliminación de un sustrato mediante un ácido, un disolvente o un gas reactivo suelen ser muy cercanas a lo isotrópico. Por el contrario, anisotrópico significa que la tasa de ataque del sustrato es mayor en una determinada dirección. Los procesos de grabado anisotrópico, donde la tasa de grabado vertical es alta, pero la tasa de grabado lateral es muy pequeña, son procesos esenciales en la microfabricación de circuitos integrados y dispositivos MEMS .
Antena (radio)
Una antena isotrópica es un " elemento radiante " idealizado que se utiliza como referencia ; una antena que transmite potencia por igual (calculada por el vector de Poynting ) en todas direcciones. La ganancia de una antena arbitraria generalmente se expresa en decibeles en relación con una antena isotrópica y se expresa como dBi o dB(i).
En las células (también conocidas como fibras musculares ), el término " isotrópico " se refiere a las bandas ligeras ( bandas I ) que contribuyen al patrón estriado de las células.
Si bien está bien establecido que la piel proporciona un sitio ideal para la administración de fármacos locales y sistémicos, presenta una barrera formidable para la permeación de la mayoría de las sustancias. [4] Más recientemente, las formulaciones isotrópicas se han utilizado ampliamente en dermatología para la administración de fármacos. [5]
Decimos que un volumen como una tomografía computarizada tiene un espaciado de vóxeles isotrópico cuando el espacio entre dos vóxeles adyacentes es el mismo a lo largo de cada eje x, y, z . Por ejemplo, el espaciado de vóxel es isotrópico si el centro del vóxel (i, j, k) está a 1,38 mm del de (i+1, j, k) , 1,38 mm del de (i, j+1, k) y 1,38 mm del de (i, j, k+1) para todos los índices i, j, k . [6]
Una región isotrópica es una región que tiene las mismas propiedades en todas partes. Una región de este tipo es una construcción necesaria en muchos tipos de modelos.
Ver también
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