专题07 近代物理中的图像---【模型与方法】备战2024年高考物理图像与方法

专题07 近代物理中的图像 目录 一.黑体辐射的实验规律曲线 1 二.光电效应的电路图及光电效应曲线 2 三.玻尔理论和能级跃迁图的分析 9 四．核反应与核能中的图像 11 一.黑体辐射的实验规律曲线 1.热辐射 (1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射. (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同. 2.黑体辐射的实验规律 (1)对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关. (2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图. 【典例分析1】（2023下·江苏徐州·高三统考期末）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（   ）    A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大 B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关 D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念 【典例分析2】（2023下·甘肃定西·高三甘肃省临洮中学校考期中）如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（　　） A．随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大 B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 D．黑体热辐射的强度与波长无关 二.光电效应的电路图及光电效应曲线 【分析要点】 可以用图研究光电效应中光电流与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系． 阴极和阳极是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极在光照时能够发射光电子．电源加在与之间的电压大小可以调整，正、负极也可以对调．当电源按图示极性连接时，阳极吸收阴极发出的电子，在电路中形成光电流． 光电效应的实验结果． 首先在入射光的强度与频率不变的情况下，的实验曲线如图甲所示． 曲线表明，当加速电压增加到一定值时，光电流达到饱和值．这是因为单位时间内从阴极射出的光电子全部到达阳极．若单位时间内从阴极上逸出的光电子数目为，则饱和电流．式中为电子电荷量，另一方面。当电压减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极逸出的光电子具有初动能．所以尽管有电场阻碍它们运动，仍有部分光电子到达阳极．但是当反向电压等于时，就能阻止所有的光电子飞向阳极，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极．如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压来确定电子的最大速度和最大动能，即 ． 在用相同频率不同强度的光去照射阴极时，得到的曲线如图乙所示． 它显示出对于不同强度的光，是相同的．这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的． 此外，用不同频率的光去照射阴极时，实验结果是：频率愈高，愈大，如图丙，并且与呈线性关系，如图丁．频率低于c的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，c称为截止频率．对于不同的材料，截止频率不同． 光电效应的实验规律． ①饱和电流的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比． ②光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光线的强度无关（如图乙，图中表示入射光强度），而只与入射光的频率有关．频率越高，光电子的初动能就越大（见图丁）． ③频率低于的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出． ④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，在测量的精度范围内（）观察不出这两者间存在滞后现象． 光电效应曲线 （1）曲线：如图()所示的是光电子最大初动能随入射光频率的变化曲线．这里，横轴上的截距是阴极金属的极限频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功负值；斜率为普朗克常量．（，是的一次函数，不是正比例函数） （2）曲线：如图（）所示的是光电流强度随光电管两极板间电压的变化曲线，图中为饱和光电流，为遏止电压． ①利用可得光电子的最大初动能． ②利用图线可得极限频率和普朗克常量． 光电效应常见图像 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③