光学仿真（python菲涅尔公式）

import matplotlib.pyplot as pltfrom matplotlib.ticker import FuncFormatter#数学公式包
"""
np.pi
np.cos(此处输入的是弧度制)
np.sqrt()
np.sin()
平方是**
"""import numpy as np"""
def 函数名字(输入参数)return
"""#公式
def fresnel(theta, n1, n2):theta = theta*np.pi/180xTheta = np.cos(theta)mid = np.sqrt(1-(n1/n2*np.sin(theta))**2)   #中间变量rp = (n2*xTheta-n1*mid)/(n2*xTheta+n1*mid)  #p分量振幅反射率rs = (n1*xTheta-n2*mid)/(n1*xTheta+n2*mid)  #tp = 2*n1*xTheta/(n2*xTheta+n1*mid)ts = 2*n1*xTheta/(n1*xTheta+n2*mid)return rp, rs, tp, ts#画图
def testFres1(n1=1,n2=1.45):         #默认n2为1.45theta = np.arange(0,90,0.1)+0j  #a = theta*np.pi/180rp,rs,tp,ts = fresnel(theta,n1,n2)fig = plt.figure(1)plt.subplot(1,2,1)plt.plot(theta,rp,'-',label='rp')plt.plot(theta,rs,'-.',label='rs')plt.plot(theta,np.abs(rp),'--',label='|rp|')plt.plot(theta,np.abs(rs),':',label='|rs|')plt.legend()plt.subplot(1,2,2)plt.plot(theta,tp,'-',label='tp')plt.plot(theta,ts,'-.',label='ts')plt.plot(theta,np.abs(tp),'--',label='|tp|')plt.plot(theta,np.abs(ts),':',label='|ts|')plt.legend()plt.show()def testFres2(n1=1,n2=1.5):theta = np.arange(0,90,0.1)+0ja = theta*np.pi/180rp,rs,tp,ts = fresnel(theta,n1,n2)Rp = np.abs(rp)**2Rs = np.abs(rs)**2Rn = (Rp+Rs)/2fig = plt.figure(1)plt.subplot(1,2,1)plt.plot(theta,Rp,'-',label='R_p')#plt.plot(theta,Rs,'-.',label='R_s')plt.plot(theta,Rn,'-',label='R_n')plt.legend()plt.show()def testFres3(n1=1.5,n2=1):theta = np.arange(0,90,0.1)+0ja = theta*np.pi/180rp,rs,tp,ts = fresnel(theta,n1,n2)Rp = np.abs(rp)**2Rs = np.abs(rs)**2Rn = (Rp+Rs)/2fig = plt.figure(2)plt.subplot(1,2,1)plt.plot(theta,Rp,'-',label='R_p')plt.plot(theta,Rs,'-.',label='R_s')plt.plot(theta,Rn,'-',label='R_n')plt.legend()plt.show()def testFres():theta = np.arange(0,90,0.1)+0j  #a = theta*np.pi/180rp,rs,tp,ts = fresnel(theta,1,2)Rp = np.abs(rp)**2Rs = np.abs(rs)**2Rn = (Rp+Rs)/2plt.suptitle("202008010110-homework")plt.subplot(1,2,1)plt.title("n1 = 1, n2 = 2")plt.plot(theta,Rp,'-',label='R_p')plt.plot(theta,Rs,'-',label='R_s')plt.plot(theta,Rn,'-.',label='')plt.ylim(0,1)#y轴上限为1,下限为0def to_percent(temp, position):#百分比上下限return '%1.0f'%(100*temp) + '%'plt.gca().yaxis.set_major_formatter(FuncFormatter(to_percent))plt.legend()        #图例plt.xlabel("Incident angle (θ1/°)")plt.ylabel("Reflectivity (%)")#设置注释plt.annotate('Brewster angle (%.2f)'%(180*np.arctan(2)/np.pi), xy=(180*np.arctan(2)/np.pi, 0), xytext=(35, 0.6),xycoords='data',arrowprops=dict(facecolor='black',arrowstyle = "->",))rp,rs,tp,ts = fresnel(theta,2,1)Rp = np.abs(rp)**2Rs = np.abs(rs)**2Rn = (Rp+Rs)/2plt.subplot(1,2,2)plt.title("n1 = 2, n2 = 1")plt.plot(theta,Rp,'-',label='R_p')plt.plot(theta,Rs,'-',label='R_s')plt.plot(theta,Rn,'-.',label='')plt.ylim(0,1)#上限为1,下限为0def to_percent(temp, position):#百分比上下限return '%1.0f'%(100*temp) + '%'plt.gca().yaxis.set_major_formatter(FuncFormatter(to_percent))plt.legend()        #图例plt.xlabel("Incident angle (θ1/°)")plt.ylabel("Reflectivity (%)")#设置注释plt.annotate('Brewster angle(%.2f)'%(180*np.arctan(0.5)/np.pi), xy=(180*np.arctan(0.5)/np.pi, 0), xytext=(35, 0.6),xycoords='data',arrowprops=dict(facecolor='black',arrowstyle = "->",))plt.annotate('Critical angle(%.2f)'%(180*np.arcsin(0.5)/np.pi), xy=(180*np.arcsin(0.5)/np.pi, 0), xytext=(60, 0.4),xycoords='data',arrowprops=dict(facecolor='black',arrowstyle = "->",))plt.show()#主函数
#testFres2()
#testFres3()
testFres()

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