photoelastic 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.kirsch_plate_stress(hole_radius_m=0.005, remote_stress_pa=1000000.0, load_angle_deg=0.0, half_width_m=0.02, size=129, x=None, y=None) (die Implementierung direkt: import photoelastic; photoelastic.kirsch_plate_stress(hole_radius_m=0.005, remote_stress_pa=1000000.0, load_angle_deg=0.0, half_width_m=0.02, size=129, x=None, y=None); aus dem Register: opsoptics.get("kirsch_plate_stress"))
• GPU: nein (nur CPU-Referenzimplementierung)
Geschlossene Lösung σx, σy, τxy und Polarkomponenten einer unendlichen Platte mit Loch unter einachsigem Zug (Kirsch-Lösung) → dict.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
Infinite plate with a circular hole of radius a under a remote uniaxial stress S along the direction load_angle_deg (Kirsch 1898). With θ measured from the load direction::
σrr = S/2 (1 − a²/r²) + S/2 (1 − 4a²/r² + 3a⁴/r⁴) cos 2θ
σθθ = S/2 (1 + a²/r²) − S/2 (1 + 3a⁴/r⁴) cos 2θ
τrθ = −S/2 (1 + 2a²/r² − 3a⁴/r⁴) sin 2θ
Hole edge: σrr = τrθ = 0 and σθθ = S(1 − 2 cos 2θ) — 3S at θ = 90°, −S at θ = 0°. Far away the field tends to the uniform uniaxial stress.
Returns a dict with sxx, syy, txy, srr, stt, trt [Pa] (θ of the polar components is measured from the x axis), x, y, inside (False inside the hole on the grid, stresses 0 there), pixel_m, and stress_concentration = 3.0 (max σθθ/S on the edge).
Raises ValueError: non-finite or non-positive radius / half width, a non-finite stress or angle, a hole that does not fit the grid, only one of x/y, or explicit points inside the hole.
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. Ausnahme, ausdrücklich erklärt: Das u_map von bottle_fit_from_pattern nimmt nicht gemessene Pixel als NaN entgegen (Unendlich wird weiterhin abgelehnt).
• 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. Ausnahme, ausdrücklich erklärt: bottle_background_map liefert für Pixel mit unbrauchbarem Strahl (Totalreflexion u. Ä.) NaN in u_mm, zusammen mit einer valid-Maske und den Anzahlen.
• 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.
• photoelastic_roundtrip — py -3.11 examples/photoelastic_roundtrip.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
photoelastic)brazilian_disc_stress · principal_stress · retardation_from_birefringence · photoelastic_retardation · retardation_convert · cubic_photoelastic_birefringence · silicon_piezo_optic_coefficients · polariscope_intensity
*Provenance: photoelastic.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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