Súbor:Mach-Zehnder photons animation.gif
Mach-Zehnder_photons_animation.gif (300 × 220 pixelov, veľkosť súboru: 110 KB, MIME typ: image/gif, v cykle, 100 rámcov, 7,0 s)
Tento zdieľaný súbor je z Wikimedia Commons a je možné ho používať na iných projektoch. Nižšie sú zobrazené informácie z popisnej stránky súboru.
Zhrnutie
PopisMach-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. |
Dátum | |
Zdroj | Vlastné dielo |
Autor | user:Geek3 |
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
Licencovanie
Bolo udelené povolenie kopírovať, širiť a/alebo meniť tento dokument za podmienok GNU Free Documentation License, verzie 1.2 alebo ktorejkoľvek neskoršej verzie publikovanej Free Software Foundation; bez Nemenných častí, bez Textov na prednej obálke a bez Textov na zadnej obálke. Kópia tejto licencie je zahrnutá v časti nazvanej GNU Free Documentation License.http://www.gnu.org/copyleft/fdl.htmlGFDLGNU Free Documentation Licensetruetrue |
- Môžete slobodne:
- zdieľať – kopírovať, šíriť a prenášať dielo
- meniť ho – upravovať dielo
- Za nasledovných podmienok:
- uvedenie autorov – Musíte spomenúť autorov (jednotlivo alebo kolektívne), poskytnúť odkaz na licenciu a uviesť, či ste niečo zmenili. Môžete to urobiť ľubovoľným primeraným spôsobom, ale nie spôsobom naznačujúcim, že poskytovateľ licencie podporuje vás alebo vaše použitie diela.
Položky prezentované týmto súborom
motív
22. august 2015
image/gif
História súboru
Po kliknutí na dátum/čas uvidíte ako súbor vyzeral vtedy.
Dátum/Čas | Náhľad | Rozmery | Používateľ | Komentár | |
---|---|---|---|---|---|
aktuálna | 10:30, 22. august 2015 | 300 × 220 (110 KB) | 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... |
Použitie súboru
Žiadne stránky neobsahujú odkazy na tento súbor.
Globálne využitie súborov
Nasledovné ďalšie wiki používajú tento súbor:
- Použitie na af.wikipedia.org
- Použitie na en.wikipedia.org
- Použitie na es.wikipedia.org
- Použitie na eu.wikipedia.org
- Použitie na pt.wikipedia.org
- Použitie na ru.wikipedia.org
- Použitie na uk.wikipedia.org
Metadáta
Tento súbor obsahuje ďalšie informácie, pravdepodobne pochádzajúce z digitálneho fotoaparátu či skenera, ktorý ho vytvoril alebo digitalizoval. Ak bol súbor zmenený, niektoré podrobnosti sa nemusia plne zhodovať so zmeneným súborom.
Komentár súboru GIF | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mach-Zehnder_photons_animation.gif |
---|