python 画高斯光束

Python是一种多用处编程语言，其使程序员能够快速高效地编写各种类型的软件利用。其中最经常使用的利用程序之一就是使用Python来绘制图形。本篇文章将介绍怎样使用Python绘制高斯光束。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import special
x = np.linspace(⑸, 5, 1000)
y = np.linspace(⑸, 5, 1000)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
r = np.sqrt(X**2 + Y**2)
theta = np.arctan2(Y, X)
s = 1 # Beam waist
k = 2*np.pi/1 # Wavelength
z = 0
E = np.exp(-(r/s)**2)*np.exp(⑴j*(k*z + theta))
Z = np.abs(E)**2
fig, ax = plt.subplots()
ax.contourf(X, Y, Z, cmap='hot')
ax.set_title('Gaussian beam')
plt.show()

本代码使用Numpy、Matplotlib和Scipy库来生成高斯光束。首先，我们定义了一个正方形的坐标系，并使用Meshgrid()函数将每一个点的坐标位置转换为X和Y坐标矩阵。然后，我们定义了一个距离坐标系中心点的距离r和角度θ。接着，我们定义了光束的参数（s、k和z），通过下面的公式计算了高斯光束波函数E：

E = np.exp(-(r/s)**2)*np.exp(⑴j*(k*z + theta))

这个公式包括了两个模块，第一个模块通太高斯函数来计算波函数的振幅和射束的宽度，第二个模块则斟酌了光束的相位。最后我们使用np.abs()函数计算了波函数的强度，保存在Z中。最后，我们使用Matplotlib库中的contourf函数来绘制出高斯光束图形。

本代码提供了一个简单而有用的技术，可用于Python中的物理图象生成。它基于熟习的Python库，易于实现和调剂，有助于让新手了解关于Python图象绘制的基本概念。如果你对Python编程有兴趣，可以尝试在上面的代码基础上进行改进，例如增加更多的高斯光束，或使用其他类型的函数来生成形状区别的图形。