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Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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Pythonでフレネルの式のグラフを書きたい

trami

総合スコア25

Matplotlib

MatplotlibはPythonのおよび、NumPy用のグラフ描画ライブラリです。多くの場合、IPythonと連携して使われます。

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Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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投稿2019/10/12 09:10

前提・実現したいこと

Wikipedia(https://ja.wikipedia.org/wiki/フレネルの式)にあるように,フレネルの式の反射係数の入射角依存性をグラフに描画したいです.

発生している問題・エラーメッセージ

Wikipediaにあるとおりに,式を入力し,グラフを描画したのですが,正しく表示されません.エラーメッセージは特には出ませんでした.
ちなみに,cosの求め方はスネルの法則を使いました.

一方,コメントアウトしてあるようなやり方でやると,以下のエラーが出ます.

TypeError: ufunc 'bitwise_xor' not supported for the input types, and the inputs could not be safely coerced to any supported types according to the casting rule ''safe''

該当のソースコード

Python

1"""フレネルの公式の反射率・透過率を描画するプログラム""" 2import numpy as np 3import matplotlib.pyplot as plt 4 5fig, ax = plt.subplots() 6 7n1 = 1 8n2 = 1.5 9 10theta1 = np.linspace(0, np.pi/2, 1000) 11theta2 = np.arcsin(n1*np.sin(theta1)/n2) 12# cos_theta2 = (1-(n1*np.sin(theta1)/n2)^2)^(1/2) 13# rp = (n2*np.cos(theta1)-n1*cos_theta2) / (n2*np.cos(theta1)+n1*cos_theta2) 14rp = (n2*np.cos(theta1)-n1*np.cos(theta2)) / (n2*np.cos(theta1)+n1*np.cos(theta2)) 15 16ax.set_xlabel(r'$\theta_1[deg]$') # x軸ラベル 17ax.grid() # 罫線 18ax.plot(theta1, rp) 19plt.show() 20

試したこと

おそらく,arcsinやsinといった数学関数が複雑に入れ子になっているためにエラーが出ていると思ったため,arcsinを使わずに,コメントアウトしてあるようなやり方でやりました.
すると,エラーが出るようになってしまいました.

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

フレネルの式は様々な表し方があると思うので,どれを使ってもよいので
とりあえずグラフを描画して,自分の目で概形を描き確かめたいです.

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ベストアンサー

累乗の部分をnp.powerもしくは**で実装する必要があるのだと思います。

cos_theta2 = (1-(n1*np.sin(theta1)/n2)^2)^(1/2)

cos_theta2 = np.power(1-np.power( n1*np.sin(theta1)/n2, 2), (1/2))

もしくは

cos_theta2 = (1-(n1*np.sin(theta1)/n2)**2)**(1/2)

^はPythonにおいては累乗ではなくXOR演算子です。

投稿2019/10/12 10:12

編集2019/10/12 10:21
nomuken

総合スコア1627

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