richtungsabhängig

Richtungsabhängigkeit bezeichnet die Eigenschaft eines Systems, deren Wert von der Orientierung eines Messaufbaus oder der Richtung eines einfallenden Vektors abhängt. In der Physik und den Ingenieurwissenschaften wird dieser Zustand auch als Anisotropie bezeichnet.

Im Materialbereich bedeutet Richtungsabhängigkeit, dass Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit, Wärmeleitfähigkeit oder elektrische Leitfähigkeit nicht in allen Richtungen gleich sind. In isotropen Materialien ist dies der Fall; bei anisotropen Materialien unterscheiden sich Messwerte je nach Orientierung. Die Orientierung relativ zu Kristallachsen oder zur Mikrostruktur ist hier zentral.

Beispiele finden sich in Kristallen, Holz und Verbundwerkstoffen. Der Young’sche Modul E kann entlang verschiedener Achsen stark variieren. Holz ist entlang der Faserrichtung deutlich steifer als quer dazu. In der Optik führt die Richtungsabhängigkeit zum Phänomen der Doppelbrechung, bei dem der Brechungsindex je nach Polarisation variiert. Auch die elektrische Leitfähigkeit und die magnetischen Eigenschaften können richtungsabhängig sein, etwa in Halbleitern oder magnetischen Kristallen. In Geologie und Geotechnik zeigen Gesteine und Sedimentschichten anisotrope mechanical properties.

Mathematisch lassen sich richtungsabhängige Eigenschaften durch Tensoren beschreiben; eine einzelne Größe ist dann kein Skalar mehr, sondern Teil eines vektor- oder tensorwertigen Objekts, beispielsweise der Steifigkeitstensor Cij oder des Leitfähigkeitstensors. Diese Beschreibung ermöglicht die Berücksichtigung der Orientierung in Berechnungen und Messungen.

Die Kenntnis der Richtungsabhängigkeit ist entscheidend für Design, Prüfung und Anwendung, beispielsweise bei der Orientierung von Faserstrukturen, der Kalibrierung optischer Systeme oder der Analyse anisotroper Materialien.