L'absence d'uniformité dans la composition ou la structure d'un matériau.L'inhomogénéité désigne l'absence d'uniformité dans la composition ou la structure d'un matériau — le contraire d'une substance parfaitement ordonnée et identique en chaque point. En physique, c'est un concept central car les matériaux réels ne sont presque jamais véritablement homogènes : ils contiennent des grains, des défauts, des impuretés, des variations de densité ou des couches aux propriétés différentes. Cela importe car les inhomogénéités déterminent souvent le comportement d'un matériau sous contrainte, sa conductivité électrique ou thermique, sa diffusion de la lumière, et même sa rupture ou sa cohésion.
Le concept trouve ses racines dans les études du XIXe siècle sur l'élasticité et l'optique, où des scientifiques comme Augustin-Louis Cauchy et James Clerk Maxwell ont modélisé la manière dont les variations des propriétés des matériaux affectent la propagation des ondes. Le terme est devenu plus important au XXe siècle avec le développement de la mécanique statistique et de la physique de la matière condensée.
L'inhomogénéité se manifeste à plusieurs échelles — des impuretés au niveau atomique aux fissures macroscopiques ou aux fluctuations de densité. Dans un tas de grains, par exemple, les formes et les orientations des particules créent des variations locales des forces de contact, qui peuvent soit stabiliser le tas, soit provoquer son effondrement. En physique des plasmas, les inhomogénéités de densité ou de température peuvent engendrer des instabilités comme l'instabilité de Buneman, où un faisceau d'électrons non uniforme interagit avec le plasma et transfère de l'énergie. En optique, les inhomogénéités de l'indice de réfraction d'un matériau provoquent la diffusion ou la déviation de la lumière, ce qui explique pourquoi une même substance peut briller différemment selon sa structure interne.
L'inhomogénéité est exploitée en ingénierie pour créer des matériaux composites aux propriétés mécaniques sur mesure, en photonique pour concevoir des milieux diffusants pour les LED, et en astrophysique pour expliquer le mélange des éléments dans les restes de supernova.
Un tas de particules de forme irrégulière peut être plus stable qu'un tas de sphères parfaites, car le réseau de contacts inhomogène crée des forces d'imbrication qui résistent à l'effondrement.
