黑体辐射是什么意思？黑体辐射是一个物体的纯热辐射，不考虑其他光线的反射、荧光等。它之所以被称为黑色是因为在环境温度下它不发出可见光，所以在我们的眼睛看来它是黑色的。但它总是在发射一些东西，比如红外线或无线电。最好的定义是，黑体的发射/吸收与被考虑物体中的分子和电子的搅动处于平衡状态。
当它像太阳表面一样在6000°K时是亮白色时，称它为黑色可能看起来很矛盾。然而，当温度较低且不发出可见光时，完美的黑体确实是黑色的。蓬松的新烟灰（就像蜡烛）是我们通常能遇到的最暗的物质，也是最接近完美的黑体。然而，最好的近似是烤箱的口，因为，不管它内衬什么材料，它看起来都是黑色的。而且在高温时颜色是统一的。
为什么要考虑一个完美的黑色身体，而不是一个完美的白色身体？首先，你可以拒绝像云或雪这样的白色物体，因为它们散射光而不是吸收光。所以这是一个不同的过程。有颜色的物体更糟糕，因为辐射是被选择的：红色物体是反射红光，并吸收其他光线的物体。黑体的有趣之处在于，除了热辐射的纯粹吸收或发射外，没有其他过程发生。在黑体中，这发生在非常表面，而不是像在云的深处。
黑体辐射是什么意思？让我们从热辐射开始，这是一个非常熟悉的现象。人们早就注意到，把铁器加热到高温会使它们发光。随着温度的升高，铁先是发出暗红色，然后是橙色，最后是亮黄色（直到熔化）。另一个原因是，当加热到相同温度时，暗物体似乎比闪亮物体更亮。然而，详细的研究直到19世纪中期光谱仪的出现才成为可能，这使得研究人员能够第一次解剖它们的辐射光谱。
黑体辐射是什么意思？要理解黑体辐射，首先你需要知道辐射的基尔霍夫定律。（没错，就是那个拥有电路定律的基尔霍夫。）它基本上告诉你，一个物体在给定波长发出辐射的效率，等于它在该波长吸收辐射的效率。
那么什么吸收辐射最有效呢？一个不返回任何内容的主体，例如，一个黑色的主体。因此，根据基尔霍夫定律，黑体在被加热时，也会发出最有效的辐射。
因此，在给定波长下，任何物体的吸收和发射率都可以表示为0到1之间的一个简单数字（如果你愿意，也可以表示为一个百分比），该物体的吸收和发射率与理想情况（黑体）的吸收和发射率比较。
第一个注意到发射功率与吸收功率一致的是Kirchhoff，他当时正在研究元素的光谱，这在当时是识别新元素的有力工具。通过将稀释的气体加热到高温，它们将发出具有特征谱线的辐射。基尔霍夫注意到发射线与吸收线（又名夫琅和费线）重合。所以基尔霍夫推测，任何物体都会发射它们所吸收的光频率。
基尔霍夫认为这不是巧合，而是普遍规律。他进行了一个思想实验。在一个不透明的，处于热平衡的封闭腔中，所有的东西都向腔中发射或吸收辐射。因为腔体处于热平衡状态，没有净热量传递，这意味着每一种物质都必须释放出它吸收的相同数量的辐射。如果有一个完全黑色的物体。，一个黑体（吸收所有频率，零反射/透射），它将发出最大的辐射频谱，这正好等于环境辐射在腔内（腔辐射）。
一旦建立了黑体辐射和空腔辐射之间的等效性，就开始进行实验以确定其光谱。尽管很难找到一个完美的黑色的身体，即使是油烟反映了大约10%的入射光，涂层腔的内壁有油烟和钻一个小洞，这个洞应该能够吸收几乎所有传入的灯，因为它需要多次反射逃脱。一旦腔体被加热，从腔体发出的辐射应该非常接近理想的黑体辐射。
一旦绘制出不同温度下的光谱，研究人员发现黑体辐射确实非常简单，它只依赖于温度，而与腔体的形状和材料无关。从光谱中可以识别出一些简单的模式。例如，频率峰值与温度线性相关，辐射功率（谱围起来的面积）与温度的四次幂成正比。
这种简单而优雅的关系类似于理想气体的速度分布，它应该由非常简单的规则来控制。由于研究人员确实以一种严格的方式推导出后者（麦克斯韦-玻尔兹曼分布）的数学表达式，许多人假设黑体辐射的数学表达式也应该以类似的方式推导出来。不幸的是，基于经典统计力学推导其表达式是一个灾难（瑞利-牛仔裤定律），它预测无限辐射功率在短波长（紫外线灾难）。因为当时没有人相信经典的统计力学可能是错的，他们试图找出演绎中的缺陷，但不能指出哪一步是错的。
大致在同一时间，马克斯·普朗克试图通过简单的试错法来确定数学表达式。通过修改维恩经验方程（维恩近似），普朗克得到了正确的方程（普朗克定律），这与所有频率下的实验数据吻合得很好。然而，普朗克发现很难找到一个合理的解释的物理基础的方程式。他最后提出了另一种解释（普朗克假设），即假设腔壁上的吸收和再发射不是连续的，而是发生在能量单位（E=hν）的整数倍处，就可以推导出他的方程。
普朗克本人并不满意他的解释，因为经典电动力学没有理由要求辐射发射或吸收被量子化。他相信他的解释是有缺陷的，一定有一种方法可以在不违反经典定律的情况下推导出他的方程。然而，爱因斯坦认为E=hν是有意义的。吸收和发射必须量子化，因为辐射本身被量子化成离散的波包（光子），其能量正好等于hν。通过假设光是离散的波包，我们可以很好地解释光电效应，这个效应在1915年（大约10年后）被密立根实验证实了。
然而，即使引入光子的概念，仍然不足以严格地推导出普朗克方程。玻色发现，要推导普朗克定律，必须假设光子是相同的粒子，即使在原则上也无法区分。尽管像原子和分子这样的粒子在经典物理中是相同的，你仍然可以跟踪每个粒子并用数字标记它。例如，如果你把两个高尔夫球随机分成两个箱子，每个事件的频率是1/4（2,0），1/2为（1,1）和1/4（0,2）。这是因为有两个可能的病例（1,1）。然而，如果你把两个光子在高尔夫球的地方，因为光子原则上没有区别的，只有一个（1,1）的情况下，每个事件的频率都应该等于1/3。虽然玻色的想法严重违背了我们的经验，但它可以用同样的方法推导出麦克斯韦-玻尔兹曼分布（盒子里的气体），很好地推导出普朗克定律。
