python解llg方程

时间: 2023-11-01 22:58:46 浏览: 197
你可以使用scipy库来解llg方程。llg方程是一个描述磁化动力学行为的微分方程,它包含了针对磁矩矢量的预处理、耗散和环境项。下面是一个示例代码,演示了如何使用scipy来解llg方程: ```python import numpy as np from scipy.integrate import solve_ivp # 定义llg方程 def llg(t, m): H = np.array([1, 0, 0]) # 外部磁场 alpha = 0.1 # 耗散系数 gamma = 1.76e11 # 旋磁比 Ms = 1e6 # 饱和磁化强度 Heff = H - alpha * np.cross(m, np.cross(m, H)) dm_dt = -gamma / (1 + alpha**2) * np.cross(m, Heff) return dm_dt # 初始磁矩矢量 m0 = np.array([1, 0, 0]) # 求解llg方程 sol = solve_ivp(llg, [0, 1], m0) # 结果 m = sol.y # 相关问题
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dmi llg方程推导

DMI LLG方程是用来描述磁性材料的磁化动力学行为的方程。它是从Landau-Lifshitz-Gilbert方程(LLG方程)演化而来的,加入了插入电场和自旋化学势的修正项。以下是DMI LLG方程推导的简要过程。 首先,我们考虑一个磁性材料的自旋系统,它可以用一个自旋矢量来描述。假设该自旋系统的自旋矢量为S,其演化过程可以由以下的LLG方程描述: $\frac{d\mathbf{S}}{dt} = -\gamma\mathbf{S}\times\mathbf{B}_{eff}+\frac{\alpha}{M_s}\mathbf{S}\times\frac{d\mathbf{S}}{dt}$ 其中,$\gamma$是旋磁比,$\mathbf{B}_{eff}$是有效磁场,$\alpha$是自旋耗散参数,$M_s$是饱和磁化强度。 接下来,我们考虑自旋-轨道耦合(spin-orbit coupling)的影响,它可以导致非对称的交换耦合能,称为Dzyaloshinskii-Moriya交换(DMI)。DMI可以由以下的自旋化学势来描述: $U_{DMI} = \mathbf{D}\cdot(\nabla\times\mathbf{S})$ 其中,$\mathbf{D}$是DMI向量。 考虑DMI对自旋的影响,LLG方程可以进行修正: $\frac{d\mathbf{S}}{dt} = -\gamma\mathbf{S}\times\mathbf{B}_{eff}+\frac{\alpha}{M_s}\mathbf{S}\times\frac{d\mathbf{S}}{dt}+\gamma\mathbf{S}\times\mathbf{H}_{DMI}$ 其中,$\mathbf{H}_{DMI}$是DMI引起的附加有效磁场。根据DMI自旋化学势的定义,我们可以求得: $\mathbf{H}_{DMI} = -\frac{2J}{\hbar M_s}\mathbf{D}\times\mathbf{S}$ 其中,$J$是DMI的交换常数。 综上所述,DMI LLG方程可以写为: $\frac{d\mathbf{S}}{dt} = -\gamma\mathbf{S}\times\mathbf{B}_{eff}+\frac{\alpha}{M_s}\mathbf{S}\times\frac{d\mathbf{S}}{dt}-\frac{2J}{\hbar M_s}\mathbf{S}\times(\mathbf{D}\times\mathbf{S})$ 这就是DMI LLG方程的推导过程。通过求解这个方程,我们可以进一步研究磁性材料的自旋动力学行为。

使用Directional Lifting Wavelet Transform处理RGB图像的python代码及其逆变换

以下是使用Directional Lifting Wavelet Transform处理RGB图像的Python代码及其逆变换: ```python import numpy as np from scipy import signal def forward_transform_2d(image): """ Performs a 2D directional lifting wavelet transform on an image. Parameters: image (ndarray): Input image to transform. Returns: (ll, lh, hl, hh) (tuple of ndarrays): Tuple of subbands obtained from the transform. """ # Define filters h0 = np.array([1, 2, 1])/4 g0 = np.array([-1, 2, -1])/4 h1 = np.array([1, -2, 1])/4 g1 = np.array([1, 2, 1])/4 # Split into RGB channels r = image[:,:,0] g = image[:,:,1] b = image[:,:,2] # Apply filters to each channel llr = signal.convolve2d(r, h0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') lhr = signal.convolve2d(r, g0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hlr = signal.convolve2d(r, h1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hhr = signal.convolve2d(r, g1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') llg = signal.convolve2d(g, h0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') lhg = signal.convolve2d(g, g0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hlg = signal.convolve2d(g, h1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hhg = signal.convolve2d(g, g1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') llb = signal.convolve2d(b, h0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') lhb = signal.convolve2d(b, g0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hlb = signal.convolve2d(b, h1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hhb = signal.convolve2d(b, g1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') # Combine subbands into tuples ll = (llr, llg, llb) lh = (lhr, lhg, lhb) hl = (hlr, hlg, hlb) hh = (hhr, hhg, hhb) return ll, lh, hl, hh def inverse_transform_2d(ll, lh, hl, hh): """ Performs a 2D directional lifting wavelet inverse transform on subbands. Parameters: ll (ndarray): Low-low subband of the transform. lh (ndarray): Low-high subband of the transform. hl (ndarray): High-low subband of the transform. hh (ndarray): High-high subband of the transform. Returns: output (ndarray): Reconstructed image obtained from the inverse transform. """ # Define filters h0 = np.array([1, 2, 1])/4 g0 = np.array([-1, 2, -1])/4 h1 = np.array([1, -2, 1])/4 g1 = np.array([1, 2, 1])/4 # Combine RGB subbands r = ll[0] + lh[0] + hl[0] + hh[0] g = ll[1] + lh[1] + hl[1] + hh[1] b = ll[2] + lh[2] + hl[2] + hh[2] # Define inverse filters h0_inv = -g0 g0_inv = h0 h1_inv = -g1 g1_inv = h1 # Perform inverse transform on each channel for i in range(3): # Upsample r_up = signal.upfirdn(h0_inv, r[:,i], 2, axis=0) lhr_up = signal.upfirdn(g0_inv, lh[i][:,1:], 2, axis=0) # Omit boundary samples hlr_up = signal.upfirdn(h1_inv, hl[i][:,1:], 2, axis=0) # Omit boundary samples hhr_up = signal.upfirdn(g1_inv, hh[i][:,1:], 2, axis=0) # Omit boundary samples # Add r_up = r_up + lhr_up + hlr_up + hhr_up # Reapply original filters r_up = signal.convolve2d(r_up, h0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') g_up = signal.convolve2d(r_up, g0[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') h_up = signal.convolve2d(r_up, h1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') hh_up = signal.convolve2d(r_up, g1[np.newaxis, :], mode='same', boundary='symm') # Combine subbands output = np.stack((r_up, g_up, h_up), axis=2) return output ``` 注意:这里使用的是symmetric边界处理方式。这个函数只能处理size为2^n * 2^n的输入图像。

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