fullseye

fresnel_dielectric — OPTICS interface op

• データ種: signal → signal
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.fresnel_dielectric(cos_i, n1=1.0, n2=1.5, polarization='unpolarized') -> 'np.ndarray' (実装を直接呼ぶなら import glassmirror; glassmirror.fresnel_dielectric(cos_i, n1=1.0, n2=1.5, polarization='unpolarized') -> 'np.ndarray'、台帳から引くなら opsoptics.get("fresnel_dielectric"))

使い方

誘電体界面の Fresnel 反射率(配列対応、全反射を含む)。

cos_i: 入射角の cos(スカラまたは配列、0–1)。 n1/n2: 入射側 / 透過側の実屈折率。 polarization: “unpolarized”(既定、s と p の平均)/ “s” / “p”。

返り値: 反射率 R(cos_i と同形、0–1)。臨界角を超えた入射は 厳密に 1.0(全反射)。

検算(テストで固定): 垂直入射で ((n1−n2)/(n1+n2))²(air→BK7 = 0.04)、 Brewster 角で p 偏光が 0(1e-15 未満)、臨界角超で 1.0。 透過率は 1 − R(吸収の無い界面なのでエネルギーが閉じる)。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):

• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• 文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。

• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-

  m

  が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

• optics_imaging ファミリ ガイド

参考(サンプルデータ・文献)

• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• glass_and_mirror_optics — py -3.11 examples/glass_and_mirror_optics.py
• poc_pv_thermal_survey — py -3.11 examples/poc_pv_thermal_survey.py

型が繋がる次の op(signal を入力に取れる)

cie_xyz_from_wavelength · spectrum_to_srgb · thin_film_reflectance · fresnel_conductor · metal_optical_constants · beer_lambert_transmittance · slab_transmittance · prism_min_deviation_deg

同カテゴリ(interface)

fresnel_conductor · brewster_angle_deg · critical_angle_deg

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Provenance: glassmirror.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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