Первый шаг на пути создания квантовой механики сделал в 1900 г. Макс Планк при объяснении законов теплового излучения нагретых тел. Ключевым здесь является понятие спектрального распределения энергии, которое определяется как отношение плотности энергии D W (n) электромагнитных волн, имеющих частоты в интервале от n до n+ D n, к частотному интервалу Dn:

Из опыта известно, что при увеличении температуры нагретого тела изменяется спектральный состав излучения, что приводит к изменению его цвета (если тело нагрето до достаточно высокой температуры). Так при увеличении температуры тела от 550^o до 1500^o максимум интенсивности излучения смещается от красного до белого цвета.

В ряде случаев излучение с поверхности нагретых тел близко к тепловому равновесному излучению так называемого абсолютно черного тела.

Например, излучение Солнца по спектральному составу близко к излучению абсолютно черного тела с температурой T = 5800 K.

Абсолютно черное тело - модель, в которой тело полностью поглощает все падающее на него излучение. Такая модель была введена Р. Кирхгофом в 1860 г. Он теоретически показал, что спектральное распределение энергии r(n) в полости нагретого тела абсолютно черного тела зависит от температуры и не зависит от природы стенок излучающего тела.

Экспериментально излучатель со свойствами, близкими к абсолютно черному телу может быть реализован в виде небольного отверстия, ведущего в полость с полностью поглощающими стенками. Это отверстие ведет себя как участок поверхности абсолютно черного тела. Такой излучатель был впервые изготовлен в 1895 г. О. Луммером и В. Вином.

Расчет зависимости r(n) согласно классической теории излучения, проведенный Д.У. Релеем и Д.Д. Джинсом в 1990г., дал результат:

Макс Планк "угадал" правильную зависимость r(n), исходя из предположений, противоречащих принципам классической физики. В качестве простейшей модели излучающей среды он выбрал модель гармонических осцилляторов с собственной частотой колебаний n_o и предположил, что полная энергия осциллятора может изменяться на значения, кратные целому числу наименьшей порции энергии - кванта энергии - e_o, значение которого определяется частотой осциллятора

В уравнения квантовой теории постоянная h обычно входит в комбинации h/2 p. Для нее введено специальное обозначение (^h/_2p) - читается: "аш с чертой".

Согласно Планку энергия осциллятора квантуется, т.е. принимает только дискретные значения (от лат. diskretus - прерывистый) значения

Опираясь на общие принципы статистической физики, дополненные "квантовой гипотезой", Планк показал, что r(n) должно иметь вид, известный теперь как распределение Планка (кривая P на Рис. 1):

Эта формула хорошо соответствует экспериментальной зависимости.

Спектральное распределение Планка имеет максимум на частоте

Вид распределения Планка (для спектральной плотности, приходящейся на единичный интервал длин волн: DW/Dl) для разных значений температуры T, показан на Рис. 2. Длины волн измеряются в ангстремах (1Å = 10^-10м).