Python光学仿真wxpython透镜演示系统框架

透镜演示系统

框架

接下来，我们可以构建一个拥有友好用户界面的透镜演示系统。该系统需要利用两个圆弧来描绘透镜形状，用一条线段表示主光轴，并通过多条线段展示光线的传播路径。此外，系统还需支持对光源位置、角度以及透镜各项参数的动态调节。

值得注意的是，在计算和绘图过程中，几何图形的表达形式及操作流程存在显著差异。以光源发出的一条射线为例，其与透镜的相互作用流程如下：

• 首先寻找该射线与透镜前表面的交点A。
• 接着获取反射光线和透射光线的数学表达式。
• 然后寻找透射直线与透镜后表面的交点B。
• 最后计算穿过透镜后的完整光线方程。

然而，对于绘图程序而言，光源S与点A之间、点A与点B之间均存在具体的线段。若要绘制透过透镜后的线段，必须首先确定该线段的另一个端点。这意味着，在求解反射和透射光线的过程中，所得到的光线数学表达式对绘图本身并无直接意义，真正有价值的是光线的具体端点坐标。

至此，我们得到了小程序运行所必需的核心数据集合，包括光源的具体参数、透镜的物理参数、光线与透镜表面的交点坐标、由光线端点构成的点对数据、所有光线的数学表达式，以及当前仍在传播中的光线状态信息。

基于上述逻辑，可以建立相应的代码结构：

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，光学元件类需包含位置、折射率、孔径大小、前表面曲率半径及后表面曲率半径等关键参数；光源信息则涵盖位置坐标和发射角度等。这些参数可初始化为如下字典结构：

self.optiDict = {'xPos':300,'nOpti':1,'Diameter':100,
                 'lFocal':200,'rFocal':200}
self.sourceDict = {'xSource':10,'ySource':100,'theta':0}

在上述计算所得的数据体系中，各要素之间存在着紧密的逻辑关联。例如，点对由两个具体的点组成，而每个点至少归属于一个点对。从光线传播的拓扑结构来看，除光源外，每个节点都有唯一的父节点；除最终的终止点（死点）外，每个点都至少有一个子节点。对于任意给定的点，只需遍历其所有子节点，即可绘制出由该点构成的所有线段。

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