Teilchenbewegungen in el./magn. Feldern (Visualisierung)

4.3 Programmfunktionen Visualisierung in MATLAB
4.3 Programmfunktionen
Wie schon oben erwähnt wurde aus den in den Abschnitten 2 und 3 erläuterten
Grundlagen ein Programm zur Visualisierung der Bewegung erzeugt. Dieses stellt
den Schwerpunkt dieser Arbeit dar. Das Programm selbst ist in Form eines GUI’s
für MATLAB r○ programmiert worden. Die einzelnen Elemente sind zur Eingabe der
unterschiedlichen Parameter, die in die Bewegungsgleichung mit einfließen. Somit
ist es möglich die oben theoretisch besprochenen Flugbahnen eines Teilchens unter
verschiedenen Bedingungen und mit verschiedenen initialisierenden Parametern
zu simulieren. Dieses ist wie schon in der Einleitung erwähnt der maßgebende Teil
dieser Arbeit. Die Visualisierung der Bewegung geladener Teilchen in elektromagnetischen
Feldern, geschieht über das Programm particles. Dieses stellt eine Graphische
Benutzeroberfläche zur Verfügung um die einzelnen Parameter der Bewegung
einzustellen und erzeugt basierend auf den in Abschnitt 3 erläuterten numerischen
Verfahren eine Berechnung und Darstellung der Flugbahn. In diesem Abschnitt soll
die Funktionsweise des GUI’s und die einzelnen Bedienelemente erläutert werden.
In einem zweiten Teil werden exemplarisch einige Simulationsergebnisse dargestellt,
die die in Abschnitt 2 beschriebenen Feldstrukturen und die mit ihnen verbundenen
Bewegungen darstellen. Mit Hilfe des GUI’s sind beliebige Parameter möglich und
somit eine Visualisierung unterschiedlichster Bewegungen. Grundlage aller Bewegungen
bilden die theoretischen Betrachtungen aus Abschnitt 2.
4.3.1 Bedienung
Das Programm particles ist eine graphische Benutzeroberfläche. Das GUI bietet
eine Methode zur Bedienung der Simulation unter Verwendung von bildlichen Schaltflächen
und Befehlsleisten, die mit der Maus gesteuert werden können. Diese Art der
Steuerung ist einfacher und intuitiver als eine Befehlszeilen-Oberfläche. Die in Abschnitt
4.2 dargestellten MATLAB r○ Fragmente ließen sich auch alle über den MAT-
LAB r○ -Prompt eingeben. Dieses für jede Visualisierung allerdings zu wiederholen,
bzw. die Befehle in einer m-Funktion iterativ (quasi als ”
Spagetti-Code“) abzuarbeiten
würde bedeuten, dass man für jede neue Berechnung einen neuen Aufruf bzw. eine
Änderung derm-Funktion benötigt. Um dieses dem Benutzer zu ersparen bzw. um
eine einfachere Bedienung zu gewährleisten, wurde ein GUI in MATLAB r○ erzeugt,
dieses steuert die Parameter der Bewegungsgleichung mittels graphischer Bedienelemente
und erlaubt ohne erneute Aufrufe eine weitere Simulation.
Im folgenden wird kurz beschrieben, wie das Programm aufgerufen werden kann und
welche Funktion die einzelnen Bedienelemente haben. Um das Programm zu starten,
ändert man nach dem Start von MATLAB r○ das Current Directory auf den Pfad,
in dem das Programm liegt (Beispiel: >> cd c:\programme\ für Windows c○ bzw.
>> cd ../home/user/programme/). Nun kann man das Programm mit dem Aufruf
>> particles
starten. Nach diesem Aufruf erscheint das in Abb. 4.3 dargestellte GUI. Die Bedienelemente
links des Titelbildes und unterhalb dienen zur Einstellung der Parameter
der Simulation. Hierbei kann die Teilchenart durch exklusive Radiobutton’s fest-
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