Python+matplotlib如何實現量場圖的繪制

這篇文章主要介紹“Python+matplotlib如何實現量場圖的繪制”，在日常操作中，相信很多人在Python+matplotlib如何實現量場圖的繪制問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Python+matplotlib如何實現量場圖的繪制”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

1. 量場圖概述

什么是量場圖？

• 量場圖又名振動圖、量場圖。使用一組矢量箭頭進行表示

• 量場圖表示一個向量對應另一個向量

• 形成場的量為向量，稱為向量場

量場圖使用場景

• 量場圖通常使用在物理學中如電磁場表示

• 量場圖也用于地磁圖繪制根據各地磁臺的觀測的數據進行繪制表示

• 在物理中常用的向量場有風場、引力場、電磁場、水流場等

繪制量場圖方法

import matplotlib.pyplot as plt
 
plt.quiver()

2. 量場圖屬性

設置顏色

向量顏色關鍵字：color or facecolor

當facecolor與color同時設置時，會優先facecolor

取值范圍

• 表示顏色的英文單詞：如紅色"red"

• 表示顏色單詞的簡稱如：紅色"r",黃色"y"

• RGB格式：十六進制格式如"#88c999";(r,g,b)元組形式

• 也可以傳入顏色列表

設置透明度

關鍵字：alpha

取值為0~1

設置向量箭頭尺寸

關鍵字：units

默認值為：width

可取值有:{'width', 'height', 'dots', 'inches', 'x', 'y', 'xy'}

• width,height:代表軸的寬度、軸的高度

• dots,inches: 基于圖形dpi的像素或者英寸

• x,y,xy:x,y或者(x^2+y^2)的平方根的數據

設置坐標中向量箭頭位置

關鍵字：pivot

默認值為：tail

可以取值：{'tail', 'mid', 'middle', 'tip'}

設置向量箭頭寬度

關鍵字：width

默認值為：0.005

取值為類型為：浮點型

3. 繪制量場圖步驟

我們在繪制量場圖時，同樣需要使用matplotlib.pyplot，因此我們來看一下繪制量場步驟

導入matplotlib.pyplot類

import matplotlib.pyplot as plt

使用numpy庫里的arange(),random(),sin(),cos()等方法準備x，y軸數據

x = np.arange(-10,10,1)
y = np.arange(-10,10,1)

調用numpy.meshgrid()方法生成二維網格坐標

u,v = np.meshgrid(x,y)

調用pyplot.quiver(x,y,u,v,c)繪制量場圖

plt.quiver(x,y,u,v,alpha=0.4)

調用pyplot.show()渲染顯示圖標

plt.show()

4. 小試牛刀

我們學習以上繪制量場圖的方法，我們來繪制一個高中物理中場景的電磁場圖

調用numpy.meshgrid()方法對x,y軸數據生成二維列表

調用numpy.gradient()對u,v生成梯度數據

a = np.arange(-2,2,0.2)
b = np.arange(-2,2,0.25)
x,y = np.meshgrid(a,b)
z = x*np.exp(-x**2-y**2)
v,u = np.gradient(z,0.2,0.2)
 
plt.quiver(x,y,u,v,color="pink",pivot="tip",units="inches")
 
plt.scatter(x,y,color="b",s=0.05)
 
plt.show()

到此，關于“Python+matplotlib如何實現量場圖的繪制”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！