spectrometer op• 数据种类:无 → table(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)
• 调用: 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)(要直接调用实现,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);从台账取用则 opsoptics.get("grating_dispersion"))
求解光栅方程 mλ = d(sin α + sin β),并列出角色散、倒线色散、分辨本领和重叠的衍射级。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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°。
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
table 作为输入)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 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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