پرش به محتوا

پرونده:Ensemble classical 1DOF canonical.png

محتوای صفحه در زبان‌های دیگر پشتیبانی نمی‌شود
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پروندهٔ اصلی(۹۰۰ × ۱٬۳۵۰ پیکسل، اندازهٔ پرونده: ۱۷۴ کیلوبایت، نوع MIME پرونده: image/png)

خلاصه

توضیح
English: Ensemble canonically distributed over energy, for a classical system consisting of one particle in a potential well.
تاریخ
منبع اثر شخصی
پدیدآور Nanite

Source

 
این PNG تصویر برداری با Matplotlib ساخته شده است.

Python source code. Requires matplotlib.

from pylab import *

figformat = '.png'
saveopts = {'dpi':300} #, 'transparent':True, 'frameon':True, 'bbox_inches':'tight'}
seterr(divide='ignore')

temp_canonical = 4.1
energy_microcanonical = -2.0
range_microcanonical = 1.0
micro_e0 = energy_microcanonical - 0.5*range_microcanonical
micro_e1 = energy_microcanonical + 0.5*range_microcanonical
def potential(x):
    return x**6 + 4*x**3 - 5*x**2 - 4*x
x = linspace(-2.5,2.5,2001) ; dx = x[1] - x[0]
mass = 1.0
p = linspace(-15,15,2001) ; dp = p[1] - p[0]
psextent = (x[0]-0.5*dx, x[-1]+0.5*dx, p[0]-0.5*dp, p[-1]+0.5*dp)

# compute pixel edges, used for pcolormesh.
xcorners = zeros(len(x)+1)
xcorners[:len(x)] = x-0.5*dx
xcorners[-1] = x[-1] + 0.5*dx

X,P = meshgrid(x, p)
E = potential(X) + P**2/(2*mass) #Hamiltonian

# make an energy range, for plots vs energy.
Evals = arange(-8,10,0.1)
phaseV = array(list(sum(E <= Elim) for Elim in Evals))
Evals2 = (Evals + 0.5*(Evals[1]-Evals[0]))[:-1]
phaseDOS = diff(phaseV)

# also figure out the density of states function in position-energy.
xvals = list()
phasesump = array(list(sum(E <= Elim,axis=0) for Elim in Evals))
phasedosp = diff(phasesump,axis=0)

#define color map that is transparent for low values, and dark blue for high values.
# weighted to show low probabilities well
cdic = {'red':   [(0,0,0),(1,0,0)],
        'green': [(0,0,0),(1,0,0)],
        'blue':  [(0,0.7,0.7),(1,0.7,0.7)],
        'alpha': [(0,0,0),
                  (0.1,0.4,0.4),
                  (0.2,0.6,0.6),
                  (0.4,0.8,0.8),
                  (0.6,0.9,0.9),
                  (1,1,1)]}
cm_prob = matplotlib.colors.LinearSegmentedColormap('prob',cdic)

def energyplot(phaseDOS_E, phaseDOS, phasedosp, ensemble, doslighten=1.0, ensemblelighten=1.0):
    """
    Plot the potential with density of states on sidebar.
      Evals, phaseDOS: list of energies and DOS to plot on right panel
    """
    fig = figure()
    
    # energy-position plot
    ax = axes([0.08,0.06,0.73,0.43])
    plot(x,potential(x), linewidth=2, color='r', zorder=1)
    extent = (xcorners[0], xcorners[-1], Evals[0], Evals[-1])
    img = imshow(phasedosp, cmap=cm_prob, extent=extent, interpolation='none', aspect='auto', origin='lower', zorder=0)
    clim(0,amax(phasedosp)*doslighten)
    ax.xaxis.labelpad = 2
    ax.yaxis.labelpad = -3
    xlabel("position $x$")
    ylabel("energy")
    ax.xaxis.set_ticklabels([])
    ax.yaxis.set_ticklabels([])
    ylim(-9,9)
    xlim(-2.1,1.7)
    ax.xaxis.set_ticks([-2,-1,0,1])

    # density of states sidebar
    ax = axes([0.83,0.06,0.14,0.43]) #, axisbg=(0.95,0.95,0.95))
    xlabel("states")
    ax.xaxis.set_ticks([])
    ax.yaxis.set_ticklabels([])
    ax.yaxis.set_ticks_position('right')
    ylim(-9,9)
    fill_betweenx(phaseDOS_E, phaseDOS, linewidth=0, color=(0.5,0.5,0.85))
    xlim(-0.05*max(phaseDOS),max(phaseDOS)*1.1)

    # phase space plot
    ax = axes([0.08,0.50,0.73,0.455])
    img = imshow(ensemble, cmap=cm_prob, extent=psextent, interpolation='none', aspect='auto', origin='lower', zorder=0)
    clim(0,amax(ensemble)*ensemblelighten)
    ax.xaxis.labelpad = 4
    ax.xaxis.set_label_position('top')
    ax.xaxis.set_ticklabels([])
    ax.yaxis.set_ticks([])
    ax.xaxis.set_ticks_position('both')
    ax.yaxis.labelpad = 0
    xlabel("position $x$")
    ylabel("momentum $p$")
    ylim(-7.5,7.5)
    xlim(-2.1,1.7)
    ax.xaxis.set_ticks([-2,-1,0,1])

    fig.set_size_inches(3,4.5)
    fig.patch.set_alpha(0)

allensemble = (E > -999.0)
#viewensemble = (E < 9.0)
energyplot(Evals2, phaseDOS,phasedosp,allensemble, doslighten=0.8, ensemblelighten=16.0)
savefig("class_potential"+figformat, **saveopts)

#canonical phase space image
canonical = exp(-E/temp_canonical)
print "canonical (T =",temp_canonical,") avg energy",
canonical_avgE = sum(E*canonical)/sum(canonical)
print canonical_avgE

energyplot(Evals2, phaseDOS*exp(-Evals2/temp_canonical),
    phasedosp*(exp(-Evals2/temp_canonical))[:,newaxis],
    canonical, doslighten=0.3)
sca(gcf().axes[0])
annotate("$\\langle E\\rangle$", (-0.5,canonical_avgE),
    textcoords=None,verticalalignment='top',color=(0,0.4,0))
axhline(canonical_avgE, linestyle='dotted', linewidth=1,color=(0,0.4,0))
annotate('',(1.2,7.-temp_canonical),(1.2,7.),
    arrowprops = {'arrowstyle':'<->'})
text(1.15,7.-0.5*temp_canonical,'$kT$',
    horizontalalignment='right',verticalalignment='center')
sca(gcf().axes[1])
axhline(canonical_avgE, linestyle='dotted', linewidth=1,color=(0,0.4,0))
savefig("class_canonical_potential"+figformat, **saveopts)


micro = (E < micro_e1)*(E > micro_e0)
print "microcanonical (E0 =",energy_microcanonical,", Delta =",0.5*range_microcanonical,") avg energy",
print sum(E*micro)/sum(micro)

tmp = (Evals2 < micro_e1)*(Evals2 > micro_e0)
energyplot(Evals2, phaseDOS*tmp,phasedosp*tmp[:,newaxis], micro, doslighten=0.5, ensemblelighten=3.0)
sca(gcf().axes[0])
axhspan(micro_e0, micro_e1, color=(0.7,1,0.7),zorder=-2)
sca(gcf().axes[1])
axhspan(micro_e0, micro_e1, color=(0.7,1,0.7),zorder=-2)
savefig("class_microcanonical_potential"+figformat, **saveopts)


# Position expectation values 
fig = figure()
plot(x, sum(micro,axis=0)/float(sum(micro))/dx, label='microcanonical')
plot(x, sum(canonical,axis=0)/sum(canonical)/dx, label='canonical')
xlim(-2.1,1.7)
fig.get_axes()[0].xaxis.set_ticks([-2,-1,0,1])
xlabel("position $x$")
ylabel("PDF of position $P(x)$")
legend()
fig.set_size_inches(4,4)
fig.patch.set_alpha(0)
savefig("class_position_pdf"+figformat, **saveopts)

# Momentum expectation values 
fig = figure()
plot(p, sum(micro,axis=1)/float(sum(micro))/dp, label='microcanonical')
plot(p, sum(canonical,axis=1)/sum(canonical)/dp, label='canonical')
xlim(-7.5,7.5)
xlabel("momentum $p$")
ylabel("PDF of momentum $P(p)$")
legend()
fig.set_size_inches(4,4)
fig.patch.set_alpha(0)
savefig("class_momentum_pdf"+figformat, **saveopts)

اجازه‌نامه

من، صاحب حقوق قانونی این اثر، به این وسیله این اثر را تحث اجازه‌نامهٔ ذیل منتشر می‌کنم:
Creative Commons CC-Zero این پرونده تحت CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication کریتیو کامنز قابل دسترسی است.
کسی که اثری را با این سند همراه کرده است، با چشم‌پوشی از تمام حقوق خود نسبت به اثر در جهان تحت قانون کپی‌رایت و همهٔ حقوق قانونی مرتبط یا همسایه‌ای که او در اثر داشته است، تا حد مجاز در قانون، آن را به مالکیت عمومی اهدا کرده است. شما می‌توانید بدون گرفتن اجازه این اثر را تکثیر کنید، تغییر دهید، منتشر کنید یا دوباره ایجاد کنید، حتی اگر مقاصد تجاری داشته باشید.

عنوان

شرحی یک‌خطی از محتوای این فایل اضافه کنید

آیتم‌هایی که در این پرونده نمایش داده شده‌اند

توصیف‌ها

این خصوصیت مقداری دارد اما نامشخص است.

source of file انگلیسی

تاریخچهٔ پرونده

روی تاریخ/زمان‌ها کلیک کنید تا نسخهٔ مربوط به آن هنگام را ببینید.

تاریخ/زمانبندانگشتیابعادکاربرتوضیح
کنونی‏۳۰ اکتبر ۲۰۱۳، ساعت ۲۱:۵۱تصویر بندانگشتی از نسخهٔ مورخ ‏۳۰ اکتبر ۲۰۱۳، ساعت ۲۱:۵۱۹۰۰ در ۱٬۳۵۰ (۱۷۴ کیلوبایت)NaniteUser created page with UploadWizard

صفحهٔ زیر از این تصویر استفاده می‌کند:

کاربرد سراسری پرونده

ویکی‌های دیگر زیر از این پرونده استفاده می‌کنند:

فراداده