import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import math
from scipy.fftpack import fft #paket za FFT
from scipy.fftpack import ifftshift, fftshift
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D #paket za 3d plot
plt.style.use('dark_background') # izbor boja za plot
plt.rcParams['image.cmap'] = 'plasma'
def Fresnel_input(lambd,w,z):
N=1048 #rezolucija
L=5. # širina zaslona na kojoj se javlja difrakciona slika
lamb=lambd*10**(-6) #(mm)
# w #širina otvora (mm)
# z #udaljenost otvor - zaslon (mm)
k=2*np.pi/lamb # talasni broj
delta_src=L/N #prostorna frekvencija
#definisanje ravni ovora
xv=np.linspace(-N/2,N/2-1,N)
yv=np.linspace(-N/2,N/2-1,N)
[x1,y1]=np.meshgrid(xv,yv)
x1=x1*delta_src #(mm)
y1=y1*delta_src # (mm)
#definisati dvostruku pukotinu
X=np.where(np.abs(x1)<w/4,0,0)
Y=np.where(np.abs(y1)<10*w,1,0)
X[np.logical_and(x1<-0.05*w, x1>-0.15*w)]=1.0
X[np.logical_and(x1<0.15*w, x1>0.05*w)]=1.0
u1=X #elekticno polje na pukotini
ap1=u1
# Fourierova transformacija izračunavanje integrala
g=u1*np.exp(1j*np.pi/(lamb*z)*x1**2)
G=fftshift(np.fft.fft(g))
h=np.exp(1j*k*z)/1j*lamb*z*np.exp(1j*np.pi/(lamb*z)*x1**2)
u2=h*G
identity=np.ones((N,N))
u2=u2*identity
# Intenzitet zračenja (normiran na jedinicu)
I=1./(lamb*z)**2*(np.abs(u2))**2
I_1d=np.zeros(N, dtype='complex128')
for a in range (1,N):
I_1d[a]=I[0][a]
I_1d=I_1d/I_1d.max()
return(u2,I_1d,y1,ap1) #OUTPUT: električno polje na zaslonu, intenzitet, koordinate ravni otvora i polje na otvoru
lamb=632.
w=1.
z=20.
u1,I1,x1,ap1=Fresnel_input(lamb,2*w,30.)
u2,I2,x2,ap2=Fresnel_input(lamb,w/4,30.)
u3,I3,x3,ap3=Fresnel_input(lamb,0.6*w,200)
I1=I1/I1.max()
I2=I2/I2.max()
I3=I3/I3.max()
# PLOTANJE relativne veličine otvora, difrakcione slike i intenziteta zračenja
fig2=plt.figure(figsize=(11,10))
ax1=fig2.add_subplot(4,3,1)
plt.imshow(np.abs(ap1))
plt.xlim(324,724)
plt.ylim(460,588)
plt.axis('off')
ax1=fig2.add_subplot(4,3,2)
plt.imshow(np.abs(ap2))
plt.xlim(324,724)
plt.ylim(460,588)
plt.axis('off')
ax1=fig2.add_subplot(4,3,3)
plt.imshow(np.abs(ap3))
plt.xlim(324,724)
plt.ylim(460,588)
plt.axis('off')
ax1=fig2.add_subplot(4,3,4)
plt.title('(A) z = 30 mm, w = 2 mm')
plt.imshow(np.abs(u1))
plt.xlim(324,724)
plt.ylim(460,588)
plt.axis('off')
plt.xlabel('(A)')
ax2=fig2.add_subplot(4,3,5)
plt.title('(B) z = 30 mm, w = 0.25 mm')
plt.imshow(np.abs(u2))
plt.xlim(324,724)
plt.ylim(460,588)
plt.xlabel('(B)')
plt.axis('off')
ax3=fig2.add_subplot(4,3,6)
plt.title('(C) z = 200 mm, w = 0.6 mm')
plt.imshow(np.abs(u3))
plt.xlim(324,724)
plt.ylim(460,588)
plt.xlabel('(C)')
plt.axis('off')
ax4=fig2.add_subplot(2,1,2)
plt.title('Fresnelova difrakcija - dvostruka pukotina')
ax4_1=ax4.plot(x1,np.abs(I1),'r-')
ax4_2=ax4.plot(x2,np.abs(I2),'b-')
ax4_3=ax4.plot(x2,np.abs(I3),'y:')
ax4.text(-0.6,0.5,'(A)', color='red',fontsize=16)
ax4.text(0.4,0.5,'(B)', color='blue',fontsize=16)
ax4.text(0.05,0.,'(C)', color='yellow',fontsize=16)
plt.xlabel('X(mm)')
plt.ylabel('Relativni intenzitet')
fig2.savefig('Fresnel_2slit.png')
plt.show()