Fitxer:Quantum-rigid-rotator 1+2-animation-color.gif

El contingut de la pàgina no s'admet en altres llengües.
De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure

Quantum-rigid-rotator_1+2-animation-color.gif(300 × 200 píxels, mida del fitxer: 452 Ko, tipus MIME: image/gif, en bucle, 80 fotogrames, 4,0 s)

Descripció a Commons

Resum

Descripció
English: Animation of the quantum wave function of a "coherent" state of a rigid rotator [1]. The probability distribution is drawn along the ordinate, the abscissa is the rotation angle ϕ, and the quantum phase is encoded by color. The coherent state consists of two eigenstates, in this case n=1 and n=2 and has the wavefunction
Data
Font Treball propi
Autor Geek3


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

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

plt.rc('path', snap=False)
plt.rc('text', usetex=False)
plt.rc('mathtext', default='regular')
plt.rc('font', size=11)
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['DejaVu Sans']

# image settings
fname = 'Quantum-rigid-rotator_1+2-animation-color'
width, height = 300, 200
ml, mr, mt, mb, mh, mc = 35, 20, 22, 45, 12, 6
x0, x1 = -pi, pi
y0, y1 = 0.0, 0.4
nframes = 80
fps = 20
a = {1:1, 2:1}

def color(phase):
    phase1 = ((phase / (2*pi)) % 1 + 1) % 1
    hue = (interp1d([0, 1./3, 1.2/3, 0.5, 1], # spread yellow a bit
                    [0, 1./3, 1.3/3, 0.5, 1])(phase1) + 2./3.) % 1
    light = interp1d([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], # adjust lightness
                     [0.64, 0.5, 0.56, 0.48, 0.75, 0.57, 0.64])(6 * hue)
    hls = (hue, light, 1.0) # maximum saturation
    rgb = colorsys.hls_to_rgb(*hls)
    return rgb

def qrr_wavefunc(a, phi, t):
    # Wavefunction of a quantum rigid rotator
    # https://dx.doi.org/10.1119/1.17340
    ai = [i for i in a.iterkeys()]
    s = sqrt(np.sum(np.abs([v for v in a.itervalues()])**2))
    av = [a[i] / s for i in ai]
    psi = 0j * phi
    for n, aa in zip(ai, av):
        omega = 2*pi * n**2
        psi += aa * np.exp(1j*(n*phi - omega*t)) / sqrt(2*pi)
    return psi

def animate(nframe):
    print str(nframe) + ' ', ; sys.stdout.flush()
    t = float(nframe) / nframes
    
    ax.cla()
    ax.grid(True)
    ax.axis((x0, x1, y0, y1))
    
    x = np.linspace(-pi, pi, int(ceil(1+w_px)))
    x2 = x - px_w/2.
    
    psi = qrr_wavefunc(a, x, t)
    psi2 = qrr_wavefunc(a, x2, t)
    y = np.abs(psi)**2
    phase = np.angle(psi2)
    
    # plot color filling
    for x_, phase_, y_ in zip(x, phase, y):
        ax.plot([x_, x_], [0, y_], color=color(phase_), lw=2*0.72)
    
    ax.plot(x, y, lw=2, color='black')
    ax.yaxis.set_ticks(np.arange(0, 0.4, 0.1))
    

# 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, 5./height,
         r'$\phi$', 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 - 12./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)

Llicència

Jo, el titular dels drets d'autor d'aquest treball, el public sota la següent llicència:
w:ca:Creative Commons
reconeixement compartir igual
This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.
Sou lliure de:
  • compartir – copiar, distribuir i comunicar públicament l'obra
  • adaptar – fer-ne obres derivades
Amb les condicions següents:
  • reconeixement – Heu de donar la informació adequada sobre l'autor, proporcionar un enllaç a la llicència i indicar si s'han realitzat canvis. Podeu fer-ho amb qualsevol mitjà raonable, però de cap manera no suggereixi que l'autor us dóna suport o aprova l'ús que en feu.
  • compartir igual – Si modifiqueu, transformeu, o generareu amb el material, haureu de distribuir les vostres contribucions sota una llicència similar o una de compatible com l'original

Llegendes

Afegeix una explicació d'una línia del que representa aquest fitxer

Elements representats en aquest fitxer

representa l'entitat

Historial del fitxer

Cliqueu una data/hora per veure el fitxer tal com era aleshores.

Data/horaMiniaturaDimensionsUsuari/aComentari
actual21:53, 26 jul 2017Miniatura per a la versió del 21:53, 26 jul 2017300 × 200 (452 Ko)Geek3global color map -> smaller file
23:04, 13 jul 2017Miniatura per a la versió del 23:04, 13 jul 2017300 × 200 (625 Ko)Geek3User created page with UploadWizard

La pàgina següent utilitza aquest fitxer:

Ús global del fitxer

Utilització d'aquest fitxer en altres wikis: