Python光学仿真wxpython透镜演示系统计算与绘图

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计算与绘图

这里的计算主要包括两个部分，分别是通过滚动条的参数得到光学器件的特征，这一点此前已经备述。其二则是光在传播过程中所产生的各种行为，反射折射函数也都已经讲过了，需要注意的就是确定边界。

def getray(self):
    self.rays,self.abcs,self.dots = [[],[],[]]
    sdot = self.source          #光源为第一个点
    sray = rp.getabc(self.sourcedict['theta'],sdot)
    inpoint,outpoint,flec,frac = self.opti.singlereflect(sray,sdot,1)
    if inpoint == []: return [] #无交点返回空list
    self.dots.append(inpoint)
    self.rays.append([sdot,inpoint])
    crossflec = self.crossragion(flec,inpoint)
    if crossflec != []:
        self.dots.append(crossflec)
        self.rays.append([inpoint,crossflec])
        self.abcs.append(flec)
    if outpoint == []: return []
    self.dots.append(outpoint)
    self.rays.append([inpoint,outpoint])
    if frac == []: return []
    crossfrac = self.crossragion(frac,outpoint)
    if crossflec != []:
        self.dots.append(crossfrac)
        self.rays.append([outpoint,crossfrac])
        self.abcs.append(frac)
##求光线与界面边缘的交点
def crossragion(self,ray,point):
    w,h = self.drawpanel.getsize()
    edges = [[(0,0),(0,w)],[(0,h/2),(0,-h/2)],[(0,-h/2),(w,-h/2)],
            [(w,-h/2),(w,h/2)],[(w,h/2),(0,h/2)]]
    for dots in edges:
        cross=rp.getcross(ray,dots,point)
        if cross!=[]:
            return cross
    return []

从代码的可读性来说，绘图部分逻辑简单，需要注意的一点是，dc绘图默认的坐标系并不是我们所熟知的那个坐标系，需要进行一次翻转。

def drawpath(self):
    w,h = self.drawpanel.getsize()      #获取画布尺寸
    dc = wx.clientdc(self.drawpanel)
    dc.setpen(wx.pen('#666666'))
    dc.drawrectangle(0,0,w,h)
    dc.setdeviceorigin(0,h/2)
    dc.setaxisorientation(true,true)    #坐标系翻转 
    dc.setpen(wx.pen('#0000ff'))
    dc.drawline(0,0,w,0)
    dc.setpen(wx.pen('#00ff00'))
    ##绘制透镜
    for edge in self.opti.edges:
        dots = edge['dots']
        if len(dots)==2:                #此时为平面
            dc.drawline(dots[0][0],dots[0][1],
                            dots[1][0],dots[1][1])
        elif len(dots)==3:              #此时为曲面
            x3,y3,_=rp.arc2cir(dots)
            if dots[1][0]>dots[2][0]:   #画劣弧
                dc.drawarc(dots[0][0],dots[0][1],
                           dots[1][0],dots[1][1],x3,y3)
            else:
                dc.drawarc(dots[1][0],dots[1][1],
                           dots[0][0],dots[0][1],x3,y3)
    dc.setpen(wx.pen('#ff0000'))
    ##绘制光源
    dc.drawcircle(self.source[0],self.source[1],10)
    ##绘制光线
    for ray in self.rays:
        dc.drawline(ray[0][0],ray[0][1],
                    ray[1][0],ray[1][1])
    ##绘制光线与物体表面的交点
    dc.setpen(wx.pen('#ff00ff'))
    for dot in self.dots:
        dc.drawcircle(dot[0],dot[1],5)

至此，一个简易的光学透镜模拟系统就搭建完成了。同时，我们也学会了python的几乎所有功能。

最后，再将源代码的链接献上：透镜演示系统。

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