Python光学仿真wxpython透镜演示系统框架

透镜演示系统

框架

现在，我们可以做一个具备友好界面的透镜演示系统了。我们需要两个圆弧来表示透镜，一条线段表示主光轴，多条线段表示光线的传播路径。此外，还需要对光源和透镜的参数进行调节。

然而值得注意的一点是，我们在进行计算和画图过程中所用到的几何图形，在表达形式以及操作流程上可能并不相同。例如，对于光源发出的一条射线，它与透镜的作用流程为

• 寻找与透镜前表面的交点a
• 获取反射和透射直线
• 寻找透射直线与透镜后表面的交点b
• 计算透过透镜的直线

然而对于画图程序来说，光源s和a之间有一条线段，a和b之间有一条线段，若想画出透过透镜的线段，则必须先确定这条线段的另一个端点。也就是说，在求解反射、透射光线的过程中，所得到的光线表达式对于画图来说并无意义，只有端点是有意义的。

至此，即可得到这个小程序中必不可少的一些数据，包括光源参数、透镜参数、光线与表面的交点，光线端点组成的点对，所有光线的表达式，当前仍在传播的光线的表达式等。

于是可以建立如下代码：

import raypath as rp
class optitest(wx.panel):
    def __init__(self,parent=none,size=(800,600)):
        wx.panel.__init__(self,parent=parent,id=-1,size=size)
        self.bind(wx.evt_paint, self.onpaint)
        self.opti = rp.opti()   #光学元件对象
        self.optidict = {}      #光学元件参数
        self.sourcedict = {}    #光源
        self.abcs = []      #所有光线的abc参数
        self.nodes = []     #交点
        self.dots = []      #点对，用于绘图
        self.rays = []      #仍在传播的光线
        self.initpanel()    #初始化模板
    def initpanel(self):
        pass                #暂时不想写的地方可以用pass
    #设置透镜
    def setedge(self):
        pass

其中，光学元件包括位置、折射率、孔径、前表面曲率、后表面曲率等参数；光源信息包括位置、角度等信息，可初始化为：

self.optidict = {'xpos':300,'nopti':1,'diameter':100,
                 'lfocal':200,'rfocal':200}
self.sourcedict = {'xsource':10,'ysource':100,'theta':0}

在上述所有计算所得的数据中，彼此有很密切的关系。例如点对是由两个点组成，而每个点至少从属于一个点对。而从光线的传播角度出发，除了光源，每个节点都有父节点；除了最后的死点，每个点都有一个子节点。对于任意一点，只要遍历其所有子节点，就可以画出这个点组成的所有线段。

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