spectrometer op• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.grating_dispersion(groove_density_per_mm=1200.0, wavelength_nm=550.0, incidence_deg=10.0, order=1, focal_length_mm=100.0, illuminated_width_mm=25.0) (die Implementierung direkt: import gratingspec; gratingspec.grating_dispersion(groove_density_per_mm=1200.0, wavelength_nm=550.0, incidence_deg=10.0, order=1, focal_length_mm=100.0, illuminated_width_mm=25.0); aus dem Register: opsoptics.get("grating_dispersion"))
Löst die Gittergleichung mλ = d(sin α + sin β) und tabelliert Winkel- und reziproke Lineardispersion, Auflösungsvermögen und überlappende Ordnungen.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
groove_density_per_mm: 溝の密度 G [本/mm]。溝の間隔は d = 1/G。
wavelength_nm: 波長 λ。incidence_deg: 入射角 α(法線から、Palmer の符号)。order: 次数 m(0 は拒否)。
focal_length_mm: カメラ(結像側)の焦点距離 f(線分散に使う)。illuminated_width_mm: 照らされた格子の幅 W(分散方向)。溝の数 N = W/d。
返り値(table):
• beta_deg —— 回折角 β。deviation_deg = α − β(入射光と回折光のなす角)。
• angular_dispersion_deg_per_nm / angular_dispersion_rad_per_nm —— dβ/dλ = m / (d cos β)。
• reciprocal_linear_dispersion_nm_per_mm —— P = d cos β / (|m| f)。
• anamorphic_magnification —— cos α / cos β(回折光と入射光のビーム幅の比)。
• grooves_illuminated / resolving_power (= |m| N) / resolving_power_max (= 2W/λ) / rayleigh_limit_nm (= λ / (|m| N)) / diffraction_fwhm_nm (= 0.8859 λ / (|m| N))。
• free_spectral_range_nm —— λ / |m|。littrow_deg —— この次数で α = β になる角(無ければ None)。
• orders —— 伝わる全次数の (m, β [deg]) の表。
• overlaps —— 同じ β へ出る他の次数の波長 (m', λ' = mλ/m')(迷光の次数。λ' は 50 nm 以上のみ)。
Raises ValueError: 0 次、伝わらない次数、非正の密度・波長・焦点距離・幅、|α| ≥ 90°。
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
spectrometer)czerny_turner_design · spectrometer_bandpass · spectrometer_slit_image · spectrometer_spectrum
*Provenance: gratingspec.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.