波的衍射, SPM 物理中四

涵盖内容

本标准属于波。在一对一课程中，我们先把概念讲清楚，再直接按 SPM 的要求应用，带正确单位、写完整过程。

如何考核

它可能出现在试卷一（客观题）与试卷二（结构题），若涉及实验，也可能出现在试卷三。我们不预测考题，而是为所有情况准备好技巧。

如何学习

准确记住定义，用完整过程练一两道 SPM 风格的题目，并把它与波的其余部分联系起来。

波 · 公式 · 考试试卷

你需要掌握的要点

衍射是指波通过缝隙或绕过障碍物边缘时发生的扩散现象。所有波，包括水波、声波和光波，都能发生衍射，但扩散程度很大程度上取决于波长与缝隙或障碍物大小之间的关系。

当缝隙大小与波长大致相等时，衍射最为明显，会在缝隙后方产生强烈弯曲并向外扩散的波前。若缝隙比波长宽得多，波通过时仅在边缘略微扩散，大部分仍沿原方向继续传播。

波发生衍射时，由于仍处于同一介质中，其波长、频率和速率都保持不变；然而，由于相同的能量分散到更宽的区域，波的振幅会减小。在水波槽中，可通过在直线波前的路径上放置两块中间留有窄缝的障碍物来演示衍射，并观察波前如何绕过缝隙边缘弯曲扩散。

例题解析

考虑一个水波槽实验，波长为0.02 m的直线波前接近两块障碍物之间的缝隙。当缝隙宽度设为约0.02 m，与波长大致相等时，在缝隙另一侧出现的波前会强烈扩散成弯曲、近乎圆形的图案，填满缝隙后方的区域。

而当缝隙宽度加宽至约0.10 m，远大于波长时，出现的波前大致保持直线，仅在缝隙边缘附近略有扩散，中间部分则继续沿原方向传播。要在标注图中正确描述此现象，学生应画出接近缝隙的入射直线波前，再分别画出窄缝情况下强烈弯曲的出射波前，以及宽缝情况下大致笔直、仅边缘略有弯曲的出射波前，并标注缝隙宽度，同时说明两幅图中水波的波长0.02 m均保持不变。

这种定性比较是评估衍射的标准方式，而非数值计算。

考试如何考查

第一卷客观题常考查相对于波长而言，衍射通过窄缝还是宽缝更明显，或要求辨认衍射过程中哪个物理量会改变。第二卷结构题通常给出缝隙宽度不同的水波槽图，并使用“说明”来指出衍射最明显的条件、“描述”来比较窄缝与宽缝的波前图案、“解释”来说明为何振幅减小而波长、频率和速率保持不变等指令词。

“描述”类答案应提及波通过缝隙后波前的形状，而“解释”类答案应将振幅减小与相同总能量分散到更大区域联系起来。第三卷实验常涉及带可调节障碍物的水波槽，学生需改变缝隙宽度并绘出所得的波形图案。

常见错误是认为波长在衍射过程中会改变，而实际上受影响的只是扩散方向和振幅，波长、频率或速率均不变。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)