Файл:Mach-Zehnder photons animation.gif
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації
Перейти до пошуку
Mach-Zehnder_photons_animation.gif (300 × 220 пікселів, розмір файлу: 110 КБ, MIME-тип: image/gif, кільцеве, 100 кадрів, 7,0с)
Відомості про цей файл містяться на Вікісховищі — централізованому сховищі вільних файлів мультимедіа для використання у проектах Фонду Вікімедіа. |
Опис файлу
ОписMach-Zehnder photons animation.gif |
English: Animation of photons in a Mach–Zehnder interferometer. In the empty interferometer each photon interferes with itself. If a detector is placed in the interferometer, the wavefunction will collapse so that the photon is either detected directly or it will move on and split at the second beam splitter without interference. |
Час створення | |
Джерело | Власна робота |
Автор | user:Geek3 |
Це GIF графічне зображення було створено з допомогою Matplotlib.
Source Code
The image is created by the following python source-code. Requirements:
- python
- Matplotlib plotting library
Python Matplotlib source code |
---|
#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf8 -*-
from math import *
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Polygon, Circle, Wedge
from matplotlib import animation
import numpy as np
# settings
fname = 'Mach-Zehnder_photons_animation'
width, height = 300, 220
nframes = 100
nphotons = 12
fps = 15
x0 = 100.5
x1 = 218.5
y0 = 200.5
y1 = 80.5
lx, lw, lh = 5, 46, 21 # laser
dtect = 62.5
t1, t2, tmove = 0.25, 0.9, 0.025
ymove = 24
rp = 2. # photon radius
cp1 = '#ff0000' # photon color
cp2 = '#ffaaaa' # splitphoton color
##
xstart = lx + lw / 2.
dx = x1 - x0
dy = y1 - y0
l = (x0 - xstart) + abs(dx) + abs(dy) + dtect + 2.*rp
xdet0 = (x0 + x1) / 2
fly_frac = 0.7
v = l / fly_frac
tdet0 = (xdet0 + 2.*rp - xstart) / v
tdet12 = l / v
# introduce artificial antibunching for illustration purpose
ptimes = (np.random.random() + np.sort(np.random.random(3*nphotons))[::3]) % 1
photons = [{} for i in range(nphotons)]
for i, p in enumerate(photons):
p['t0'] = ptimes[i]
if t1 <= (p['t0'] + tdet0) % 1 and (p['t0'] + tdet0) % 1 <= t2:
# photon sees first detector
if np.random.randint(2) == 0:
# photon hits extra detector
p['arm'] = 'none'
p['det'] = 0
else:
# photon escapes first detector
p['arm'] = 'lower'
# => random detection at second beam splitter
if np.random.randint(2) == 0:
p['det'] = 1
else:
p['det'] = 2
else:
# photon sees standard Mach-Zehnder interferometer
p['arm'] = 'both'
p['det'] = 1
if p['det'] == 0:
p['tdet'] = (p['t0'] + tdet0) % 1
else:
p['tdet'] = (p['t0'] + tdet12) % 1
p['click_frame'] = int(round(p['tdet'] * nframes)) % nframes
plt.close('all')
mpl.rc('path', snap=False)
def animate(nframe):
# prepare a clean and image-filling canvas for each frame
plt.clf()
fig.gca().set_position((0, 0, 1, 1))
plt.xlim(0, width)
plt.ylim(0, height)
plt.axis('off')
t = float(nframe) / nframes
# photons
for p in photons:
s0 = v * ((t - p['t0']) % 1)
if s0 > l:
continue
s = s0 + start - x0
if s <= 0:
# from laser to first beam splitter
x, y = x0 + s, y0
fig.gca().add_patch(Circle((x, y), rp, color=cp1))
elif s <= abs(dx) + abs(dy):
# in the interferometer
if s < abs(dx):
xu, yu = x0 + copysign(s, dx), y0
else:
xu, yu = x1, y0 + copysign(s - abs(dx), dy)
if s < abs(dy):
xd, yd = x0, y0 + copysign(s, dy)
else:
xd, yd = x0 + copysign(s - abs(dy), dx), y1
if s < xdet0 - x0 or p['arm'] == 'both':
fig.gca().add_patch(Circle((xu, yu), rp, color=cp2))
fig.gca().add_patch(Circle((xd, yd), rp, color=cp2))
elif p['arm'] == 'lower':
fig.gca().add_patch(Circle((xd, yd), rp, color=cp1))
else:
# after the interferometer
x, y = x1 + (s - abs(dx) - abs(dy)), y1
if p['arm'] == 'both':
fig.gca().add_patch(Circle((x, y), rp, color=cp1))
elif p['arm'] == 'lower':
fig.gca().add_patch(Circle((x, y), rp, color=cp2))
x, y = x1, y1 - (s - abs(dx) - abs(dy))
fig.gca().add_patch(Circle((x, y), rp, color=cp2))
# laser
fig.gca().add_patch(
Polygon([[lx, y0-lh/2.], [lx, y0+lh/2.],
[lx+lw, y0+lh/2.], [lx+lw, y0-lh/2.]],
closed=True, facecolor='#cccccc', edgecolor='black'))
plt.text(lx+lw/2., y0-2, 'laser', fontsize=12,
horizontalalignment='center', verticalalignment='center')
# beam splitters
b = 12
fig.gca().add_patch(
Polygon([[x0-b, y0+b], [x0+b, y0+b], [x0+b, y0-b],
[x0-b, y0-b], [x0-b, y0+b], [x0+b, y0-b]],
closed=True, facecolor='#88aadd', edgecolor='black',
linewidth=2, alpha=0.4))
fig.gca().add_patch(
Polygon([[x1-b, y1+b], [x1+b, y1+b], [x1+b, y1-b],
[x1-b, y1-b], [x1-b, y1+b], [x1+b, y1-b]],
closed=True, facecolor='#88aadd', edgecolor='black',
linewidth=2, alpha=0.4))
# mirrors
m, mw = 12, 4
fig.gca().add_patch(
Polygon([[x1-m+mw/2., y0+m+mw/2.], [x1+m+mw/2., y0-m+mw/2.]],
closed=False, edgecolor='#555555', linewidth=mw))
fig.gca().add_patch(
Polygon([[x0-m-mw/2., y1+m-mw/2.], [x0+m-mw/2., y1-m-mw/2.]],
closed=False, edgecolor='#555555', linewidth=mw))
# detectors
c_off = '#cccccc'
c_on = '#cc0000'
c0 = c1 = c2 = c_off
for p in photons:
if p['click_frame'] == nframe:
if p['det'] == 0: c0 = c_on
if p['det'] == 1: c1 = c_on
if p['det'] == 2: c2 = c_on
if t1 <= t and t <= t2:
yd = y0
else:
yd = y0 - min((t1-t)%1, tmove, (t-t2)%1) * ymove / float(tmove)
fig.gca().add_patch(mpl.patches.Wedge((xdet0, yd), b, 270, 90, fc=c0))
fig.gca().add_patch(mpl.patches.Wedge((x1 + dtect, y1), b, 270, 90, fc=c1))
fig.gca().add_patch(mpl.patches.Wedge((x1, y1 - dtect), b, 180, 0, fc=c2))
fig = plt.figure(figsize=(width/100., height/100.))
anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=nframes)
anim.save(fname + '.gif', writer='imagemagick', fps=fps)
|
Postprocessing with gifsicle:
gifsicle -k 64 --background="#ffffff" -O3 --careful -i < Mach-Zehnder_photons_animation.gif > Mach-Zehnder_photons_animation_.gif
Ліцензування
Я, власник авторських прав на цей твір, добровільно публікую його на умовах таких ліцензій:
Дозволяється копіювати, розповсюджувати та/або модифікувати цей документ на умовах ліцензії GNU FDL версії 1.2 або більш пізньої, виданої Фондом вільного програмного забезпечення, без незмінних розділів, без текстів, які розміщені на першій та останній обкладинці. Копія ліцензії знаходиться у розділі GNU Free Documentation License.http://www.gnu.org/copyleft/fdl.htmlGFDLGNU Free Documentation Licensetruetrue |
Цей файл ліцензований на умовах Creative Commons Attribution 3.0 Unported
- Ви можете вільно:
- ділитися – копіювати, поширювати і передавати твір
- модифікувати – переробляти твір
- При дотриманні таких умов:
- зазначення авторства – Ви повинні вказати авторство, надати посилання на ліцензію і вказати, чи якісь зміни було внесено до оригінального твору. Ви можете зробити це в будь-який розсудливий спосіб, але так, щоб він жодним чином не натякав на те, наче ліцензіар підтримує Вас чи Ваш спосіб використання твору.
Ви можете обрати ліцензію на ваш розсуд.
Об'єкти, показані на цьому файлі
зображує
22 серпня 2015
image/gif
Історія файлу
Клацніть на дату/час, щоб переглянути, як тоді виглядав файл.
Дата/час | Мініатюра | Розмір об'єкта | Користувач | Коментар | |
---|---|---|---|---|---|
поточний | 10:30, 22 серпня 2015 | 300 × 220 (110 КБ) | Geek3 | {{Information |Description ={{en|1=Animation of photons in a en:Mach–Zehnder interferometer. In the empty interferometer each photon interferes with itself. If a detector is placed in the... |
Використання файлу
Така сторінка використовує цей файл:
Глобальне використання файлу
Цей файл використовують такі інші вікі:
- Використання в af.wikipedia.org
- Використання в en.wikipedia.org
- Використання в es.wikipedia.org
- Використання в eu.wikipedia.org
- Використання в pt.wikipedia.org
- Використання в ru.wikipedia.org
Метадані
Файл містить додаткові дані, які зазвичай додаються цифровими камерами чи сканерами. Якщо файл редагувався після створення, то деякі параметри можуть не відповідати цьому зображенню.
Коментар GIF-файлу | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mach-Zehnder_photons_animation.gif |
---|