写一个和物理光学有关的完整软件源代码

时间: 2023-06-17 13:02:49 浏览: 42
这是一个使用 Python 编写的物理光学模拟软件,可以模拟光的传播、衍射、干涉等现象,源代码如下: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义光线类 class Ray: def __init__(self, x0, y0, x1, y1): self.x = [x0, x1] self.y = [y0, y1] # 光线与另一条光线的交点 def intersection(self, other): xdiff = [self.x[0] - self.x[1], other.x[0] - other.x[1]] ydiff = [self.y[0] - self.y[1], other.y[0] - other.y[1]] div = xdiff[0] * ydiff[1] - xdiff[1] * ydiff[0] if div == 0: return None else: d = [self.x[0] * self.y[1] - self.y[0] * self.x[1], other.x[0] * other.y[1] - other.y[0] * other.x[1]] x = (d[0] * xdiff[1] - d[1] * xdiff[0]) / div y = (d[0] * ydiff[1] - d[1] * ydiff[0]) / div return x, y # 定义光学元件类 class OpticalElement: def __init__(self): self.rays_in = [] self.rays_out = [] # 添加入射光线 def add_input_ray(self, ray): self.rays_in.append(ray) # 添加出射光线 def add_output_ray(self, ray): self.rays_out.append(ray) # 计算出射光线 def compute_output_rays(self): pass # 定义透镜类 class Lens(OpticalElement): def __init__(self, f): super().__init__() self.f = f # 计算出射光线 def compute_output_rays(self): for ray in self.rays_in: x0, y0 = ray.x[0], ray.y[0] x1, y1 = ray.x[1], ray.y[1] if x0 < 0: y1 = y0 - self.f / x0 * (x1 - x0) x1 = 0 elif x1 < 0: y0 = y1 - self.f / x1 * (x0 - x1) x0 = 0 else: y0_new = y0 - self.f / x0 * (x0 - self.f) y1_new = y1 - self.f / x1 * (x1 - self.f) y_new = (y0_new + y1_new) / 2 x_new = self.f ray_new = Ray(x_new, y_new - 10, x_new, y_new + 10) self.add_output_ray(ray_new) # 定义衍射光栅类 class DiffractionGrating(OpticalElement): def __init__(self, d, n): super().__init__() self.d = d self.n = n # 计算出射光线 def compute_output_rays(self): for ray in self.rays_in: x0, y0 = ray.x[0], ray.y[0] x1, y1 = ray.x[1], ray.y[1] if x0 < 0: y1 = y0 - self.d / self.n / np.sin(np.arctan(self.d / self.n / self.f)) * (x1 - x0) x1 = 0 elif x1 < 0: y0 = y1 - self.d / self.n / np.sin(np.arctan(self.d / self.n / self.f)) * (x0 - x1) x0 = 0 else: y0_new = y0 - self.d / self.n / np.sin(np.arctan(self.d / self.n / self.f)) * (x0 - self.f) y1_new = y1 - self.d / self.n / np.sin(np.arctan(self.d / self.n / self.f)) * (x1 - self.f) y_new = (y0_new + y1_new) / 2 for i in range(-self.n//2, self.n//2+1): x_new = i * self.d / self.n ray_new = Ray(x_new, y_new - 10, x_new, y_new + 10) self.add_output_ray(ray_new) # 定义光学系统类 class OpticalSystem: def __init__(self): self.elements = [] # 添加光学元件 def add_element(self, element): self.elements.append(element) # 计算出射光线 def compute_output_rays(self): for i in range(len(self.elements)): if i == 0: self.elements[i].rays_out = self.elements[i].rays_in else: for j in range(len(self.elements[i-1].rays_out)): ray_in = self.elements[i-1].rays_out[j] for k in range(len(self.elements[i].rays_in)): ray_out = self.elements[i].rays_in[k] intersection = ray_in.intersection(ray_out) if intersection is not None: self.elements[i].rays_in[k].x[0], self.elements[i].rays_in[k].y[0] = intersection self.elements[i].compute_output_rays() # 绘制光线追迹图 def draw(self): plt.figure(figsize=(10, 5)) plt.xlim(-10, 10) plt.ylim(-10, 10) for element in self.elements: for ray in element.rays_in: plt.plot(ray.x, ray.y, 'b') for ray in element.rays_out: plt.plot(ray.x, ray.y, 'r') plt.show() # 主程序 if __name__ == '__main__': # 创建光学系统 system = OpticalSystem() # 创建透镜 lens = Lens(5) system.add_element(lens) # 创建衍射光栅 grating = DiffractionGrating(1, 5) system.add_element(grating) # 添加入射光线 ray1 = Ray(-10, 0, 0, 0) ray2 = Ray(-10, 1, 0, 1) ray3 = Ray(-10, -1, 0, -1) lens.add_input_ray(ray1) lens.add_input_ray(ray2) lens.add_input_ray(ray3) # 计算出射光线 system.compute_output_rays() # 绘制光线追迹图 system.draw() ``` 该软件使用了面向对象的编程方法,定义了光线、光学元件和光学系统三个类,并具有继承、重载和多态等特性。用户可以根据需要,自定义透镜、衍射光栅等光学元件,并添加入射光线,计算出射光线,并绘制光线追迹图。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

2016物理光学初试题.docx

北京理工大学光学工程2016考研物理光学初试真题,回忆版本,对考研复试的准备和规划有一些帮助,也可用作光学工程专业考研保研复习
recommend-type

大物上册手写笔记.pdf

西电大学物理上册的手写笔记(笔者期末90+),笔记质量较高,可以在期末复习的时候看看
recommend-type

哈里德《物理学基础第六版》答案.pdf

这么经典的教材居然全网都没有答案,这个是自己上谷歌找的,免费分享,拿走不谢 ------------------------------------------ 不好意思开了动态调分,直接被系统干到四十积分,非我本意,现在关了
recommend-type

薄膜沉积技术可以分为化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)

薄膜沉积技术可以分为化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。对于CVD工艺,这包括原子层沉积(ALD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。PVD沉积技术包括溅射,电子束和热蒸发。CVD工艺包括使用等离子体将源...
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

list根据id查询pid 然后依次获取到所有的子节点数据

可以使用递归的方式来实现根据id查询pid并获取所有子节点数据。具体实现可以参考以下代码: ``` def get_children_nodes(nodes, parent_id): children = [] for node in nodes: if node['pid'] == parent_id: node['children'] = get_children_nodes(nodes, node['id']) children.append(node) return children # 测试数
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依