С времен Древней Греции было известно, что горячие камни светятся, и цвет этого свечения показывает, насколько нагрет камень. Желание понять, что за невидимые тепловые лучи вместе с тем испускают нагретые тела, стала для физиков новым вызовом.
Было известно, что светящиеся белым горячие металлы имеют температуру выше, чем те, которые светятся красным. Но самые горячие — это те, которые светятся голубоватым светом. Просматривалась четкая связь между частотой излучения (или длиной волны), которую мы воспринимаем как цвет, и энергией волны. Однако никто не знал, стоит ли в этом ряду тепловое излучение — то тепло, которое мы чувствуем кожей.
В 1859 году Густав Кирхгоф в своем труде по спектроскопии поставил вопрос немного иначе. А именно, как будет излучать энергию абсолютно черное тело. (Черным его назвали потому, что оно поглощает все падающее на него излучение.)
В 1890-е годы Макс Планк взялся за этот вопрос и разработал математическую модель того, как тело принимает и отдает излучение. Ученый использовал для этого уравнение теплового равновесия черного тела, когда это тело излучает столько же энергии, сколько поглощает. Планк хотел найти соответствие температуры и энергии, переносимой волнами теплового излучения.
Вначале математический подход Планка привел его к ультрафиолетовой катастрофе. В 1900 году Планк применил методы статистической механики Больцмана и добился большего успеха. В своей квантовой теории излучения Планк представил энергию в виде квантов, крошечных неделимых порций излучения. Формула Планка для энергии кванта излучения E=hv. То есть энергия (E) излучения пропорциональна его частоте (v).
Постоянная пропорциональности (h) впоследствии получила название постоянной Планка. Малое значение величины кванта действия , как иногда называют постоянную Планка, указывает на то, что частицы могут иметь самую разную энергию, но далеко не любую. Она должна быть кратна энергии кванта. С этого момента начинается история квантовой физики.