本模拟器的全部图像与曲线均由下述物理方程实时计算得到, 不含任何预设动画、贴图或经验拟合曲线。长度单位 mm, 波长 nm, 弥散/像元 µm, 波前以波长 λ 为单位。
光线用起点 O 与单位方向 d 表示。在界面处取指向入射侧的单位法线 n (使 cos θᵢ = −d·n > 0), 则折射方向由矢量形式的斯涅尔定律给出:
该形式无需分解到入射面内, 对任意倾斜/离轴/非旋转对称几何均严格成立。程序对每条光线在每个面上都做一次上述计算, 因此色散、倾斜面、棱镜、折转镜自然被包含。
纯二次曲面时把光线参数式代入 F=0 得解析二次方程并取靠近顶点的根 (数值稳定形式 q = −½(B+sgn(B)√Δ)); 含高阶非球面项时以该根为初值做牛顿迭代 f(t)=z(t)−sag(r(t)), 收敛判据 |f|<10⁻¹¹ mm。法线由梯度求得:
k=−1 时为抛物面: 自检脚本验证平行光聚焦残差 < 10⁻⁸ nm (严格无球差)。
内置 N-BK7 / N-K5 / N-SK16 / N-SF5 / F2 / N-SF11 / 熔融石英 / CaF₂ 的 Schott 三项 Sellmeier 系数, PMMA 与水用 Cauchy 式; 阿贝数由 n_d、n_F、n_C 现算。材料栏直接键入数字即可作为常数折射率使用。
s、p 两个偏振分量的能量分别沿光路累乘; 探针面板可读出任意光线在任意面的 Rs/Rp 与残余能量。布儒斯特角处 Rp→0 已在自检中验证。反射镜按设定反射率衰减, 分束器按透射比 T 分配, 非顺序模式下同时产生透射与反射两个子分支 (可开启菲涅尔鬼像追迹)。
顺序: 按透镜表顺序逐面求交, 用于成像系统的像差与 MTF 分析; 参考轴在反射镜处自动折转, 因此厚度始终取"沿传播方向的正距离"。非顺序: 每一步在全部面中搜索最近的合法交点, 遇分束器/界面时按能量分裂为多条子光线 (深度与能量阈值双重截断), 可模拟干涉仪、鬼像与杂散光。
用 y–nū 近轴追迹求 EFL、BFL (反射面处令 n→−n 并翻转传播符号)。入射光瞳由光阑反向近轴追迹得到: 以 (y=0,u=1) 与 (y=1,u=0) 两条虚拟光线反向穿过光阑之前的所有面, 前者的零点给出入瞳位置, 后者给出入瞳放大率。光线在入瞳面上按六角极坐标/方格/随机采样后指向物点或按视场角倾斜发射。
R 取该视场主波长像面交点的能量质心, 因此 OPD 即相对"汇聚于 R 的理想球面波"的偏差, 已自动去除活塞项与主要倾斜项; 非主波长保留其倾斜, 于是倍率色差会真实体现在 OPD/PSF 上。
A 为振幅 (含菲涅尔透过率、高斯切趾与遮拦), Np 为光瞳直径占据的采样点数, N 为补零后的 FFT 网格。多波长时各自计算后按 Δx 双线性重采样到公共像元再加权叠加。自检: 抛物面镜 Strehl=1.0000, 第一暗环位置与 0.61λ/NA 相差 < 2.5%。
子午 (T) 取频域 fy 轴、弧矢 (S) 取 fx 轴。自检: 无像差系统与理想衍射极限曲线平均偏差 0.002。
到达屏的每条光线携带自身 OPL 与振幅, 按高斯足迹投放到屏格并做复振幅相加后取模方 —— 迈克尔逊/马赫-曾德尔预设中两臂光程差随镜面倾角变化, 直接给出等厚干涉直条纹, 面板同时给出条纹对比度与间距估计。
散射与表面粗糙度分别使用 mulberry32(seed) 与 hash(rayId, surfaceIdx, seed), 无 Math.random: 相同参数与采样密度下每次运行逐位一致。拖拽元件时自动降采样 (光线数与 FFT 网格) 保证 60 fps 交互, 停止操作 170 ms 后自动以全精度重算并刷新全部图表。
1 / 22D / 3D 视图 F自动对焦 R适配视图 L光线 N法线 G网格 H标注 + / −光线密度 ?本说明 双击面板标题放大图表 拖拽数字框连续微调