朗琴光栅的python模拟代码

朗琴光栅是一种光学器件，常用于衍射分析中，通过其特定的结构可以观察到光波的明暗条纹。在Python中，我们可以使用光学模拟库如`scipy`、`numpy`以及专门的物理模拟库如`pyoptics`来进行简单的模拟。

下面是一个简化的例子，使用`numpy`和`matplotlib`来创建一个二维模型，模拟光线经过朗琴光栅的衍射过程：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 定义光栅参数
groove_period = 0.5e-6  # 光栅周期 (m)
groove_width = 0.2 * groove_period  # 光栅槽宽 (m)
incident_angle = np.radians(30)  # 入射角 (rad)

# 创建光栅矩阵
n_grooves = 100
grating_matrix = np.arange(n_grooves) * groove_period / n_grooves - groove_width / 2

# 波长假设
wavelength = 0.6328e-6  # 红光的波长 (m)

# 光线方向向量
k_vector = np.array([np.cos(incident_angle), np.sin(incident_angle)])

# 计算衍射角
diffraction_angles = np.arcsin(k_vector - grating_matrix / wavelength)

# 可视化结果
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_xlabel('Distance along grating (m)')
ax.set_ylabel('Diffraction angle (radians)')
ax.plot(grating_matrix, diffraction_angles)
plt.title('Light Diffraction by a Rung-Type Grating')
plt.show()