ex02 telescope 4f

import%20marimo%0A%0A__generated_with%20%3D%20%220.23.8%22%0Aapp%20%3D%20marimo.App(width%3D%22medium%22)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20intro()%3A%0A%20%20%20%20import%20marimo%20as%20mo%0A%20%20%20%20mo.md(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20Ex%2002%20%E2%80%94%204f%20Telescope%20(Two%20Lenses)%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20Two%20thin%20lenses%20separated%20by%20the%20sum%20of%20their%20focal%20lengths%20form%0A%20%20%20%20%20%20%20%20a%20**4f%20relay%20%2F%20telescope**.%20The%20image%20is%20inverted%20and%20has%20magnification%0A%20%20%20%20%20%20%20%20M%20%2Ff%E2%82%81.%3D%20-f%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20**Concepts%3A**%20Two%20%60LensElement%60s%2C%20relay%20imaging%2C%20magnification%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20return%20(mo%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20controls(mo)%3A%0A%20%20%20%20f1%20%3D%20mo.ui.slider(start%3D30%2C%20stop%3D150%2C%20step%3D10%2C%20value%3D50%2C%20label%3D%22f%E2%82%81%20(mm)%22)%0A%20%20%20%20f2%20%3D%20mo.ui.slider(start%3D30%2C%20stop%3D150%2C%20step%3D10%2C%20value%3D100%2C%20label%3D%22f%E2%82%82%20(mm)%22)%0A%20%20%20%20n_rays%20%3D%20mo.ui.slider(start%3D3%2C%20stop%3D15%2C%20step%3D2%2C%20value%3D9%2C%20label%3D%22Number%20of%20rays%22)%0A%20%20%20%20beam_size%20%3D%20mo.ui.slider(start%3D5%2C%20stop%3D30%2C%20step%3D5%2C%20value%3D15%2C%20label%3D%22Beam%20size%20(mm)%22)%0A%20%20%20%20mo.md(f%22%23%23%20Optical%20Setup%5Cn%7Bf1%7D%5Cn%7Bf2%7D%5Cn%7Bn_rays%7D%5Cn%7Bbeam_size%7D%22)%0A%20%20%20%20return%20beam_size%2C%20f1%2C%20f2%2C%20n_rays%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20trace_and_plot(beam_size%2C%20f1%2C%20f2%2C%20n_rays)%3A%0A%20%20%20%20import%20matplotlib.pyplot%20as%20plt%0A%20%20%20%20import%20numpy%20as%20np%0A%20%20%20%20from%20optiverse.raytracing.elements.lens%20import%20LensElement%0A%20%20%20%20from%20optiverse.raytracing.engine%20import%20trace_rays_polymorphic%0A%20%20%20%20from%20optiverse.core.models%20import%20SourceParams%0A%0A%20%20%20%20_f1%20%3D%20float(f1.value)%0A%20%20%20%20_f2%20%3D%20float(f2.value)%0A%20%20%20%20lens_half%20%3D%2030.0%0A%20%20%20%20sep%20%3D%20_f1%20%2B%20_f2%0A%0A%20%20%20%20lens1%20%3D%20LensElement(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20p1%3Dnp.array(%5B0.0%2C%20-lens_half%5D)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20p2%3Dnp.array(%5B0.0%2C%20lens_half%5D)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20efl_mm%3D_f1%2C%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20lens2%20%3D%20LensElement(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20p1%3Dnp.array(%5Bsep%2C%20-lens_half%5D)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20p2%3Dnp.array(%5Bsep%2C%20lens_half%5D)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20efl_mm%3D_f2%2C%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20elements%20%3D%20%5Blens1%2C%20lens2%5D%0A%0A%20%20%20%20source%20%3D%20SourceParams(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20x_mm%3D-_f1%20-%2050.0%2C%20y_mm%3D0.0%2C%20angle_deg%3D0.0%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20size_mm%3Dfloat(beam_size.value)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_rays%3Dint(n_rays.value)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20ray_length_mm%3Dsep%20%2B%20_f2%20%2B%20150.0%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20spread_deg%3D0.0%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20color_hex%3D%22%23DC143C%22%2C%20wavelength_nm%3D633.0%2C%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20paths%20%3D%20trace_rays_polymorphic(elements%2C%20%5Bsource%5D%2C%20parallel%3DFalse)%0A%0A%20%20%20%20fig%2C%20ax%20%3D%20plt.subplots(figsize%3D(12%2C%204))%0A%20%20%20%20ax.plot(%5B0%2C%200%5D%2C%20%5B-lens_half%2C%20lens_half%5D%2C%20%22b-%22%2C%20linewidth%3D3%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20label%3Df%22L%E2%82%81%20(f%3D%7B_f1%3A.0f%7D%20mm)%22)%0A%20%20%20%20ax.plot(%5Bsep%2C%20sep%5D%2C%20%5B-lens_half%2C%20lens_half%5D%2C%20%22b--%22%2C%20linewidth%3D3%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20label%3Df%22L%E2%82%82%20(f%3D%7B_f2%3A.0f%7D%20mm)%22)%0A%20%20%20%20for%20path%20in%20paths%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20xs%20%3D%20%5Bfloat(p%5B0%5D)%20for%20p%20in%20path.points%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20ys%20%3D%20%5Bfloat(p%5B1%5D)%20for%20p%20in%20path.points%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20r%2C%20g%2C%20b%2C%20a%20%3D%20path.rgba%0A%20%20%20%20%20%20%20%20ax.plot(xs%2C%20ys%2C%20color%3D(r%2F255%2C%20g%2F255%2C%20b%2F255%2C%20a%2F255)%2C%20linewidth%3D0.8)%0A%20%20%20%20ax.axvline(x%3D_f1%2C%20color%3D%22green%22%2C%20linestyle%3D%22%3A%22%2C%20alpha%3D0.3%2C%20label%3D%22Common%20focal%20plane%22)%0A%20%20%20%20ax.set_xlabel(%22x%20(mm)%22)%0A%20%20%20%20ax.set_ylabel(%22y%20(mm)%22)%0A%20%20%20%20_mag%20%3D%20-_f2%20%2F%20_f1%0A%20%20%20%20ax.set_title(f%224f%20Telescope%20%E2%80%94%20f%E2%82%81%3D%7B_f1%3A.0f%7D%2C%20f%E2%82%82%3D%7B_f2%3A.0f%7D%20mm%2C%20M%3D%7B_mag%3A.2f%7D%22)%0A%20%20%20%20ax.legend(loc%3D%22upper%20right%22%2C%20fontsize%3D8)%0A%20%20%20%20ax.set_aspect(%22equal%22)%0A%20%20%20%20ax.grid(True%2C%20alpha%3D0.3)%0A%20%20%20%20plt.tight_layout()%0A%20%20%20%20fig%0A%20%20%20%20return%20(paths%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20summary(f1%2C%20f2%2C%20mo%2C%20paths)%3A%0A%20%20%20%20mag%20%3D%20-float(f2.value)%20%2F%20float(f1.value)%0A%20%20%20%20mo.md(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20f%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%23%20Results%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Parameter%20%7C%20Value%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C-----------%7C-------%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Magnification%20M%20%7C%20%7Bmag%3A.2f%7D%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Separation%20%7C%20%7Bfloat(f1.value)%20%2B%20float(f2.value)%3A.0f%7D%20mm%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Ray%20paths%20%7C%20%7Blen(paths)%7D%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_()%3A%0A%20%20%20%20%23%20SELF-CHECK%20%E2%80%94%204f%20telescope%20magnitude%20of%20magnification%0A%20%20%20%20_f1_mm%20%3D%20100.0%20%20%23%20SELF-CHECK-PARAM%0A%20%20%20%20_mag%20%3D%20200.0%20%2F%20_f1_mm%0A%20%20%20%20assert%201.8%20%3C%20_mag%20%3C%202.2%2C%20f%22telescope%20magnification%20self-check%20failed%3A%20%7B_mag%3A.2f%7D%22%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20app.run()%0A