scipy.special.sph_harm

scipy.special.sph_harm(m, n, theta, phi) = <ufunc 'sph_harm'>

计算球谐函数。

球谐定义为

\[y^m_n(\theta,\φ)=\sqrt{\frac{2n+1}{4\pi}\frac{(n-m)!}{(n+m)!}} E^{i m\theta}P^m_n(\cos(\phi))\]

哪里 \(P_n^m\) 是关联的Legendre函数;请参见 lpmv

参数
marray_like

谐波的阶数(Int);必须具有 |m| <= n

narray_like

谐波的次数(Int);必须有 n >= 0 。这通常由 l (小写L)在球谐描述中。

thetaarray_like

方位(纵向)坐标;必须在 [0, 2*pi]

phiarray_like

极(纬向)坐标;必须在 [0, pi]

退货
y_mn复数浮点

调和 \(Y^m_n\) 采样时间为 thetaphi

注意事项

输入参数的含义有不同的约定 thetaphi 。在Science Py中 theta 是方位角,并且 phi 是极角。通常会看到相反的惯例,也就是, theta 因为极角和 phi 作为方位角。

请注意,SciPy的球谐函数包含Condon-Shortley相位 [2] 因为它是 lpmv

根据SciPy的约定,头几个球面调和是

\[\begin{split}y_0^0(\theta,\φ)&=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{\pi}}\\ y_1^{-1}(\theta,\φ)&=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{3}{2\pi}} E^{-i\theta}\sin(\phi)\\ y_1^0(\theta,\φ)&=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{3}{\pi}} \cos(\phi)\\ y_1^1(\theta,\φ)&=-\frac{1}{2}\sqrt{\frac{3}{2\pi}} E^{i\theta}\sin(\φ)。\end{split}\]

参考文献

1

数学函数数字类库,14.30。https://dlmf.nist.gov/14.30

2

https://en.wikipedia.org/wiki/Spherical_harmonics#Condon.E2.80.93Shortley_phase