黑体辐射

任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体（black body），以此作为热辐射研究的标准物体。

理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，其光谱特征仅与该黑体的温度有关，与黑体的材质无关。从经典物理学出发推导出的维恩定律在低频区域与实验数据不相符，而在高频区域，从经典物理学的能量均分定理推导出瑞利-金斯定律又与实验数据不相符，在辐射频率趋向无穷大时，能量也会变得无穷大，这种结果被称作为“紫外灾变”。1900年10月，马克斯·普朗克将维恩定律加以改良，又将玻尔兹曼熵公式重新诠释，得出了一个与实验数据完全吻合的普朗克公式来描述黑体辐射。但是在诠释这个公式时，通过将物体中的原子看作微小的量子谐振子，他不得不假设这些量子谐振子的总能量不是连续的，即总能量只能是离散的数值（经典物理学的观点恰好相反）。

德国物理学家普朗克1900年为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，创立了物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即量子假说，对量子论的发展有重大影响。

在热力学和统计物理学方面，如关于热力学定律的表述、非平衡态理论等，都有一定贡献。当时他为了推导出一个与实验结果相符合的黑体辐射公式，普朗克把黑体辐射看作是带电谐振子振动时释放的能量，并假设这些谐振子的能量不能连续变化，而只能取一些分立值，如果振子的固有频率为v则它们只能有最小能量ε0=hv（h表示普朗克常数，物理学中普适常数之一，其数值为6.626×10∧-34焦耳/秒。）的整数倍：ε0，2ε0，3ε0，…，nε0…，这些分立的能量值称为谐振子的能级。能量的变化竟然是不连续的，这不仅对古典物理理论是离经叛道的，而且也为常识所不容。量子论的出现，物理学界最初的反应是极其冷淡的。人们只承认普朗克那个同实验一致的经验性的辐射公式，而不承认他的理论性的量子假说。在当时的环境下，就连普朗克本人也对自己的冒昧行动惴惴不安，甚至一有机会就想倒退到古典立场。用他的话说，这“完全是一种孤注一掷的行动”，“由于当时考虑到这个问题对于物理具有根本的重要性”，“必须不惜任何代价去找出理论解释。”