Файл:QHO-coherentstate3-animation-color.gif

Матеріал з testwiki
Перейти до навігації Перейти до пошуку
QHO-coherentstate3-animation-color.gif (300 × 200 пікселів, розмір файлу: 449 КБ, MIME-тип: image/gif, кільцеве, 150 кадрів, 7,5с)

Цей файл з Вікісховища і може використовуватися в інших проєктах. Далі наведена інформація з його сторінки опису.

Опис файлу

Опис
English: Animation of the quantum wave function of a coherent state of initial α=3 in a Quantum harmonic oscillator. The probability distribution is drawn along the ordinate, while the phase is encoded by color. The gaussian wave packet oscillates sinusoidally in the harmonic potential.
Час створення
Джерело Власна робота
Автор Geek3
Інші версії
GIF розвиток
InfoField
 Це GIF графічне зображення було створено з допомогою Matplotlib

Source Code

The plot was generated with Matplotlib.


Python Matplotlib source code
#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf8 -*-

from math import *
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import animation, colors, colorbar
import numpy as np
import colorsys
from scipy.interpolate import interp1d
import os, sys

plt.rc('path', snap=False)
plt.rc('mathtext', default='regular')

# image settings
fname = 'QHO-coherentstate3-animation-color'
width, height = 300, 200
ml, mr, mt, mb, mh, mc = 35, 19, 22, 45, 12, 6
x0, x1 = -7, 7
y0, y1 = 0.0, 0.7
nframes = 150
fps = 20

# physics settings
alpha0 = 3.0
omega = 2*pi

def color(phase):
    hue = (phase / (2*pi) + 2./3.) % 1
    light = interp1d([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], # adjust lightness
                     [0.64, 0.5, 0.55, 0.48, 0.70, 0.57, 0.64])(6 * hue)
    hls = (hue, light, 1.0) # maximum saturation
    rgb = colorsys.hls_to_rgb(*hls)
    return rgb

def coherent(alpha0, x, omega_t):
    # Definition of coherent states
    # https://en.wikipedia.org/wiki/Coherent_states
    alpha = alpha0 * e**(-1j * omega_t)
    psi = pi**-0.25 * np.exp(-0.5j * omega_t
                - 0.5 * ((x - sqrt(2) * alpha.real))**2
                - 1j * alpha.imag * (alpha.real - sqrt(2) * x))
    return psi

def animate(nframe):
    print str(nframe) + ' ',; sys.stdout.flush()
    t = float(nframe) / nframes # animation repeats after t=1.0
    
    ax.cla()
    ax.grid(True)
    ax.axis((x0, x1, y0, y1))

    x = np.linspace(x0, x1, int(ceil(1+w_px)))
    x2 = x - px_w/2.
    
    # Let's cheat a bit: add a phase phi(t)*const(x)
    # This will reduce the period from T=2*(2pi/omega) to T=1.0*(2pi/omega)
    # and allow fewer frames and less file size for repetition.
    # For big alpha the change is hardly visible
    psi = coherent(alpha0, x, omega * t) * np.exp(-0.5j * omega * t)
    psi2 = coherent(alpha0, x2, omega * t) * np.exp(-0.5j * omega * t)
    
    y = np.abs(psi)**2
    phi = np.angle(psi2)
    
    # plot color filling
    for x_, phi_, y_ in zip(x, phi, y):
        ax.plot([x_, x_], [0, y_], color=color(phi_), lw=2*0.72)
    
    ax.plot(x, y, lw=2, color='black')
    ax.set_yticklabels([l for l in ax.get_yticks() if l < y0+0.9*(y1-y0)])
    

# create figure and axes
plt.close('all')
fig, ax = plt.subplots(1, figsize=(width/100., height/100.))
bounds = [float(ml)/width, float(mb)/height,
          1.0 - float(mr+mc+mh)/width, 1.0 - float(mt)/height]
fig.subplots_adjust(left=bounds[0], bottom=bounds[1],
                    right=bounds[2], top=bounds[3], hspace=0)
w_px = width - (ml+mr+mh+mc) # plot width in pixels
px_w = float(x1 - x0) / w_px # width of one pixel in plot units

# axes labels
fig.text(0.5 + 0.5 * float(ml-mh-mc-mr)/width, 4./height,
         r'$x\ \ [(\hbar/(m\omega))^{1/2}]$', ha='center')
fig.text(5./width, 1.0, '$|\psi|^2$', va='top')

# colorbar for phase
cax = fig.add_axes([1.0 - float(mr+mc)/width, float(mb)/height,
                    float(mc)/width, 1.0 - float(mb+mt)/height])
cax.yaxis.set_tick_params(length=2)
cmap = colors.ListedColormap([color(phase) for phase in
                              np.linspace(0, 2*pi, 384, endpoint=False)])
norm = colors.Normalize(0, 2*pi)
cbar = colorbar.ColorbarBase(cax, cmap=cmap, norm=norm,
                    orientation='vertical', ticks=np.linspace(0, 2*pi, 3))
cax.set_yticklabels(['$0$', r'$\pi$', r'$2\pi$'], rotation=90)
fig.text(1.0 - 10./width, 1.0, '$arg(\psi)$', ha='right', va='top')
plt.sca(ax)

# start animation
if 0 != os.system('convert -version > ' +  os.devnull):
    print 'imagemagick not installed!'
    # warning: imagemagick produces somewhat jagged and therefore large gifs
    anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=nframes)
    anim.save(fname + '.gif', writer='imagemagick', fps=fps)
else:
    # unfortunately the matplotlib imagemagick backend does not support
    # options which are necessary to generate high quality output without
    # framewise color palettes. Therefore save all frames and convert then.
    if not os.path.isdir(fname):
        os.mkdir(fname)
    fnames = []
    
    for frame in range(nframes):
        animate(frame)
        imgname = os.path.join(fname, fname + '{:03d}'.format(frame) + '.png')
        fig.savefig(imgname)
        fnames.append(imgname)
    
    # compile optimized animation with ImageMagick
    cmd = 'convert -loop 0 -delay ' + str(100 / fps) + ' '
    cmd += ' '.join(fnames) # now create optimized palette from all frames
    cmd += r' \( -clone 0--1 \( -clone 0--1 -fill black -colorize 100% \) '
    cmd += '-append +dither -colors 255 -unique-colors '
    cmd += '-write mpr:colormap +delete \) +dither -map mpr:colormap '
    cmd += '-alpha activate -layers OptimizeTransparency '
    cmd += fname + '.gif'
    os.system(cmd)
    
    for fnamei in fnames:
        os.remove(fnamei)
    os.rmdir(fname)

Ліцензування

Я, власник авторських прав на цей твір, добровільно публікую його на умовах таких ліцензій:
GNU head 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.
w:uk:Creative Commons
зазначення авторства
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.

Підписи

Додайте однорядкове пояснення, що саме репрезентує цей файл

Об'єкти, показані на цьому файлі

зображує

459 989 байт

200 піксель

300 піксель

Історія файлу

Клацніть на дату/час, щоб переглянути, як тоді виглядав файл.

Дата/часМініатюраРозмір об'єктаКористувачКоментар
поточний22:42, 10 жовтня 2015Мініатюра для версії від 22:42, 10 жовтня 2015300 × 200 (449 КБ)wikimediacommons>Geek3better compression

Така сторінка використовує цей файл: