任何物體都具有不斷輻射、吸收、反射電磁波的性質。輻射出去的電磁波在各個波段是不同的，也就是具有一定的譜分佈。這種譜分佈與物體本身的特性及其溫度有關，因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴於物質具體物性的熱輻射規律，物理學家們定義了一種理想物體——黑體(black body)，以此作為熱輻射研究的標準物體。
從宏觀上，我們知道，波是連續的，是不間斷地佈滿空間的。像物體連續的經典觀念遭遇到原子一樣，連續波的經典觀念也遭遇到了挑戰。連續波的圖像無法解釋黑體輻射的基本性質。
冬天，太陽照得人暖烘烘的。這是人接受了太陽輻射的結果。在火爐或者火塘邊，人們可以烘乾衣物、烤制食品，這也是物品接收到輻射的結果。實際上，我們周圍的東西都在發射輻射，也在吸收輻射。2003年4 月間，非典型性肺炎（SARS）在北京肆虐。科學家由此發明了不接觸式體溫計，在飛機場、火車站等出入口處檢測過往旅客的體溫。它所根據的事實，就是發燒病人的體溫比較高，所發出的輻射能量也比較多。
這裡所說的輻射實際上都是電磁波。
所謂黑體，就是完全不反射光線的物體。在實際生活中，沒有絕對的黑體，於是，人們就想到用一個空腔來當做黑體。其輻射就是黑體輻射。見圖1.10。為了能夠了解空腔內輻射的性質，空腔開了一個小孔。科學家可以通過小孔來觀察記錄黑體輻射的性質。
圖1.10
經過大量的實驗，科學家發現，在保持空腔壁處於同一溫度的情況下，有以下兩種情況：
① 黑體輻射的性質與空腔的大小無關。也就是說，如果圖1.10 中的空腔只有虛線所示的那麼大，所測量的結果是一樣的。這就是說，黑體輻射的性質是均勻的，處處都相同。它處於平衡狀態，在熱學中叫做平衡態。
② 黑體輻射的能量密度與頻率有關。如圖1.11 所示。
圖1.11
能量密度
許多科學家的辛苦努力成果表明，以連續波為基礎的經典物理理論不能解釋圖1.11 所給出的實驗曲線。
為了解釋這個實驗曲線，德國物理學家普朗克（M. K. E. L. Planck，1858—1947 年）提出了光量子假設：光（也就是電磁波）的能量不是連續的，而是一份一份的，每一份能量E 與它的頻率u 相關：E = hu，其中的h 是一個恆量，被後人稱為普朗克常量。在許多物理書中都可以查到，它的值是6.626176×10^(–34)J·s。從這個假設出發，普朗克得到了黑體輻射能量密度的公式，畫出了與實驗曲線完全一致的理論曲線。
圖中曲線高峰對應的頻率叫做該黑體輻射的特徵頻率u0。它只與該黑體輻射壁的溫度T 相關，h u0 = 2.8214kT，其中的k 叫做玻爾茲曼常量。它在熱學中較為常見，如此命名是為了紀念奧地利物理學家玻爾茲曼（L.Boltzmann，1844—1906 年），其值為1.380662×10 ^(– 23) J ／ K。這個溫度就叫做該黑體輻射的特徵溫度。顯然，這個溫度越高，特徵頻率就越大。
在實際生活中，高爐中的鐵水可以近似地看成是黑體。通過從觀測孔看鐵水的顏色就可以瞭解它的溫度。當看到紅色時，鐵水的溫度比較低；當變到藍色時，溫度就比較高了。舊時鐵匠鋪裡的鐵匠師傅打製鐵具時，也用料坯的顏色來判斷火候。
在此之後，大量的實驗事實不斷地證實了普朗克的量子假設。並且，原子的線狀光譜（見下一節）也說明了原子的狀態同樣是不連續的，呈量子化的。
在普朗克所取得的成功的鼓舞下，以及在許多實驗結果的基礎上，科學家經過大量的努力，終於建成了現代物理學的一門基礎學科——量子力學。所以說，是普朗克吹響了人類向現代物理學進軍的號角。
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