watermedia 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.fresnel_water_air(theta_deg, wavelength_um=0.55, polarization='s', direction='air_to_water', n_water=None) -> 'dict'(要直接调用实现,import watermedia; watermedia.fresnel_water_air(theta_deg, wavelength_um=0.55, polarization='s', direction='air_to_water', n_water=None) -> 'dict';从台账取用则 opsoptics.get("fresnel_water_air"))
空气-水界面的菲涅耳反射率与透射率 -> 字典。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
theta_deg is the angle of incidence (0 to 90, an array is accepted) on the side the light comes from; direction is air_to_water or water_to_air. The index of water is the real part of the material table at wavelength_um (dispersion included: 1.3435 at 0.40 um, 1.3347 at 0.55 um, 1.3305 at 0.70 um) unless n_water is given. The amplitude coefficients are r_s = (n1 cos i - n2 cos t) / (n1 cos i + n2 cos t) and r_p = (n2 cos i - n1 cos t) / (n2 cos i + n1 cos t); the reflectance is |r|^2 and the transmittance is computed from the transmitted amplitude, T = n2 cos t / (n1 cos i) |t|^2, so R + T = 1 is a check and not a definition. Beyond the critical angle (water to air) the light is totally reflected: R = 1, T = 0, tir is True and the refracted angle is NaN. The table has R, T (for polarization: s, p or their mean unpolarized), R_s, R_p, T_s, T_p, theta_t_deg, tir, n_water, brewster_deg (atan n) and critical_deg (asin(1/n)).
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_water_inspection_images — py -3.11 examples/poc_water_inspection_images.py
• poc_water_transparent_media — py -3.11 examples/poc_water_transparent_media.py
table 作为输入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
watermedia)ocean_spectrum · ocean_height_field · snell_window · refracted_view · water_attenuation · underwater_image · phase_function_hg · scattering_phase_petzold
*Provenance: watermedia.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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