optiverse demo

%23%20%2F%2F%2F%20script%0A%23%20requires-python%20%3D%20%22%3E%3D3.11%22%0A%23%20dependencies%20%3D%20%5B%0A%23%20%20%20%22marimo%3E%3D0.20.0%22%2C%0A%23%20%20%20%22matplotlib%22%2C%0A%23%20%20%20%22numpy%22%2C%0A%23%20%20%20%22optiverse%20%40%20git%2Bhttps%3A%2F%2Fgithub.com%2FEnglund-Garage%2Foptiverse.git%22%2C%0A%23%20%5D%0A%23%20%2F%2F%2F%0A%0Aimport%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%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%20Optiverse%20Ray%20Optics%20Demo%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20Interactive%202D%20ray%20tracing%20using%20the%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%5BOptiverse%5D(https%3A%2F%2Fgithub.com%2FQPG-MIT%2Foptiverse)%20engine.%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20**What%20you%20can%20do%3A**%0A%20%20%20%20%20%20%20%20-%20Adjust%20lens%20focal%20length%20and%20watch%20rays%20converge%20%2F%20diverge%0A%20%20%20%20%20%20%20%20-%20Change%20the%20number%20of%20rays%20to%20see%20beam%20structure%0A%20%20%20%20%20%20%20%20-%20See%20reflection%20off%20a%20flat%20mirror%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%20focal_length%20%3D%20mo.ui.slider(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20start%3D50%2C%20stop%3D300%2C%20step%3D10%2C%20value%3D100%2C%20label%3D%22Focal%20length%20(mm)%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20n_rays%20%3D%20mo.ui.slider(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20start%3D3%2C%20stop%3D15%2C%20step%3D2%2C%20value%3D9%2C%20label%3D%22Number%20of%20rays%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20beam_size%20%3D%20mo.ui.slider(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20start%3D5%2C%20stop%3D40%2C%20step%3D5%2C%20value%3D20%2C%20label%3D%22Beam%20size%20(mm)%22%0A%20%20%20%20)%0A%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%20Optical%20Setup%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7Bfocal_length%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7Bn_rays%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7Bbeam_size%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20return%20beam_size%2C%20focal_length%2C%20n_rays%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20trace_and_plot(beam_size%2C%20focal_length%2C%20n_rays)%3A%0A%20%20%20%20import%20matplotlib%0A%20%20%20%20matplotlib.use(%22Agg%22)%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.elements.mirror%20import%20MirrorElement%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%23%20----%20Build%20optical%20elements%20----%0A%20%20%20%20lens_half%20%3D%2030.0%20%20%23%20half-height%20of%20lens%20element%20(mm)%0A%20%20%20%20lens%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%3Dfloat(focal_length.value)%2C%0A%20%20%20%20)%0A%0A%20%20%20%20mirror_half%20%3D%2030.0%0A%20%20%20%20mirror%20%3D%20MirrorElement(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20p1%3Dnp.array(%5B250.0%2C%20-mirror_half%5D)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20p2%3Dnp.array(%5B250.0%2C%20mirror_half%5D)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20reflectivity%3D1.0%2C%0A%20%20%20%20)%0A%0A%20%20%20%20elements%20%3D%20%5Blens%2C%20mirror%5D%0A%0A%20%20%20%20%23%20----%20Light%20source%20----%0A%20%20%20%20source%20%3D%20SourceParams(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20x_mm%3D-200.0%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20y_mm%3D0.0%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%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%3D800.0%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%0A%20%20%20%20%20%20%20%20wavelength_nm%3D633.0%2C%0A%20%20%20%20)%0A%0A%20%20%20%20%23%20----%20Trace%20----%0A%20%20%20%20paths%20%3D%20trace_rays_polymorphic(elements%2C%20%5Bsource%5D%2C%20parallel%3DFalse)%0A%0A%20%20%20%20%23%20----%20Plot%20----%0A%20%20%20%20fig%2C%20ax%20%3D%20plt.subplots(figsize%3D(10%2C%205))%0A%0A%20%20%20%20%23%20Draw%20elements%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%22Lens%20(f%3D%7Bfocal_length.value%7D%20mm)%22)%0A%20%20%20%20ax.plot(%5B250%2C%20250%5D%2C%20%5B-mirror_half%2C%20mirror_half%5D%2C%20%22k-%22%2C%20linewidth%3D4%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20label%3D%22Mirror%22)%0A%0A%20%20%20%20%23%20Draw%20rays%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%20%2F%20255%2C%20g%20%2F%20255%2C%20b%20%2F%20255%2C%20a%20%2F%20255)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20linewidth%3D0.8)%0A%0A%20%20%20%20%23%20Source%20marker%0A%20%20%20%20ax.plot(-200%2C%200%2C%20%22r*%22%2C%20markersize%3D12%2C%20label%3D%22Source%22)%0A%0A%20%20%20%20%23%20Focal%20point%20marker%0A%20%20%20%20ax.axvline(x%3Dfloat(focal_length.value)%2C%20color%3D%22blue%22%2C%20linestyle%3D%22%3A%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20alpha%3D0.4%2C%20label%3Df%22Focal%20plane%20(x%3D%7Bfocal_length.value%7D)%22)%0A%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%20ax.set_title(%222D%20Ray%20Trace%3A%20Lens%20%2B%20Mirror%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%0A%20%20%20%20fig%0A%20%20%20%20return%20(paths%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20summary(mo%2C%20paths)%3A%0A%20%20%20%20n_paths%20%3D%20len(paths)%0A%20%20%20%20total_points%20%3D%20sum(len(p.points)%20for%20p%20in%20paths)%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%20Trace%20Summary%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Metric%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%20Ray%20paths%20%7C%20%7Bn_paths%7D%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Total%20vertices%20%7C%20%7Btotal_points%7D%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20Wavelength%20%7C%20633%20nm%20(HeNe)%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%20paraxial%20focal-plane%20crossing%20of%20a%20collimated%20beam%0A%20%20%20%20_f_mm%20%3D%2050.0%20%20%23%20SELF-CHECK-PARAM%0A%20%20%20%20_focus_x%20%3D%20_f_mm%20%20%23%20collimated%20input%20focuses%20at%20x%20%3D%20f%0A%20%20%20%20assert%2045.0%20%3C%20_focus_x%20%3C%2055.0%2C%20f%22focal-plane%20self-check%20failed%3A%20%7B_focus_x%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