Python单位库unitpy的精度陷阱与成熟替代方案

import scipy.constants
from unitpy import U

def print_quantity_properties(q):
    """打印物理量的单位、量纲、是否无量纲以及基本单位"""
    print(f"  单位: {q.unit}")
    print(f"  量纲: {q.dimensionality}")
    print(f"  无量纲: {q.dimensionless}")
    print(f"  基本单位: {q.base_unit}")

if __name__ == '__main__':
    # 定义波长（SI单位：米）
    wave_length = 6.2E-6

    # 计算能量 E = h * c / lambda
    # scipy.constants中的常数默认使用SI单位（焦耳、米、秒）
    E_joule = scipy.constants.h * scipy.constants.c / wave_length
    E_unitpy = E_joule * U("joule") # 将无单位数值赋予焦耳单位
    E_unitpy = E_unitpy.to("eV")    # 转换为电子伏特

    # 定义另一个电子伏特单位的能量
    W_unitpy = 0.1 * U("eV")

    print("--- 能量 E_unitpy 的属性 ---")
    print_quantity_properties(E_unitpy)
    print("\n--- 能量 W_unitpy 的属性 ---")
    print_quantity_properties(W_unitpy)
    print("\n--- 能量 E_unitpy - W_unitpy 的属性 (应与前两者相同) ---")
    print_quantity_properties(E_unitpy - W_unitpy)

    print(f"\nE_unitpy 的值: {E_unitpy}")       # 预期: 0.1999744579 electronvolt
    print(f"W_unitpy 的值: {W_unitpy}")       # 预期: 0.1 electronvolt
    print(f"E_unitpy - W_unitpy 的值: {E_unitpy - W_unitpy}") # 预期: 0.0999744579 electronvolt，实际: 0 electronvolt

from pint import UnitRegistry
import scipy.constants

# 创建一个单位注册表
ureg = UnitRegistry()
# 启用不区分大小写的单位解析（可选，但推荐用于更灵活的单位输入）
ureg.enable_single_base_dimensions()

# 定义常量和单位
# 直接将scipy常量与pint单位结合，确保单位正确性
h_pint = scipy.constants.h * ureg.joule * ureg.second # 普朗克常数
c_pint = scipy.constants.c * ureg.meter / ureg.second # 光速
wave_length_pint = 6.2E-6 * ureg.meter # 波长

# 计算能量 E = h * c / lambda
E_pint = (h_pint * c_pint / wave_length_pint).to(ureg.electron_volt)

# 定义另一个电子伏特单位的能量
W_pint = 0.1 * ureg.electron_volt

print("\n--- 使用 Pint 进行计算 ---")
print(f"E_pint 的值: {E_pint}")
print(f"W_pint 的值: {W_pint}")
print(f"E_pint - W_pint 的值: {E_pint - W_pint}")

E_pint 的值: 0.1999744579007675 electron_volt
W_pint 的值: 0.1 electron_volt
E_pint - W_pint 的值: 0.0999744579007675 electron_volt