RayOptics Pro 交互式几何光学仿真实验室

RayOptics Pro · 交互式几何光学与光线追迹仿真实验室

项目简介

RayOptics Pro 是一款基于纯前端技术栈（HTML5 Canvas 2D + Web Audio API + 解析几何光线追踪算法）构建的高保真交互式几何光学仿真实验室。

基于斯涅尔折射定律 (Snell's Law)、反射定律与柯西色散模型，支持平行/发散光源、平面反射镜、凸/凹透镜及三棱镜的自由拖拽、旋转与折射率调节，并内置经典光学实验预设（三棱镜白光色散、凸透镜聚焦成像、凹透镜发散、光纤全反射、潜望镜与望远镜光路）。

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核心功能亮点

1. 高精度 2D 光线追迹引擎

• 基于解析几何线段与多边形求交算法，支持多达 25 次光线折射/反射递归演算。

• 包含光束辉光发光渲染 (Glow Bloom) 与光谱真彩色温映射。

2. 经典物理光学元件库

• 平行与点光源：支持调节发射光束密度与多波长复合白光/单色激光。

• 平面反射镜：准确遵循入射角等于反射角。

• 凸/凹薄透镜：支持正/负焦距偏折与光轴对齐。

• 三棱镜色散：结合柯西公式 $n(\lambda) = A + B/\lambda^2$，真实再现白光色散为红橙黄绿蓝紫七色光谱。

3. 经典实验预设场景

• 三棱镜白光色散实验 (Prism Dispersion)。

• 凸透镜聚焦与成像规律 (Convex Lens)。

• 凹透镜光线发散 (Concave Lens)。

• 光纤内全反射现象 (Total Internal Reflection)。

• 潜望镜双平面镜光路 (Periscope)。

• 开普勒双透镜望远镜光路 (Keplerian Telescope)。

4. Web Audio 过程式声学反馈

• 元件拖拽与角度微调合成轻柔正弦共振音，提供生动的物理操作手感。

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系统架构

• 光源发射与参数：平行光束/点光源与白光光谱切换。

• 光学元件与介质库：镜面、透镜与三棱镜介质定义。

• 光线追踪引擎：解析几何求交与折反射递归计算。

• Canvas 渲染与声学：辉光发光与 Web Audio 交互反馈。

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开源仓库与使用说明

• 代码仓库：https://gitcode.com/wdxb/rayoptics-pro

• 使用方法：双击直接在浏览器中打开 index.html 即可开始几何光学实验！
• 项目地址：开发者作品展览馆 https://gallery.developer.huaweicloud.com/gallery/002b5b6629400000