Tapasztalati tény, hogy a testek minden hőmérsékleten hőt sugároznak ki elektromágneses hullámok formájában. Ez a hőmérsékleti sugárzás. Az elektromágneses sugárzás intenzitása természetesen nő a hőmérséklet növekedésével, emellett a sugárzás hullámhossz-eloszlása is változik a hőmérséklettel.
 

• Kirchhoff sugárzási törvénye szerint anyagi minőségtől függetlenül minden anyagra igaz, hogy a kibocsájtás és az elnyelés intenzitásának hányadosa egy adott frekvencia- és hőmérsékletérték mellett állandó.

• Abszolút fekete test az az idealizált test, amely minden érkező sugárzást teljes egészében elnyel. (Jó közelítéssel ilyen lehet egy kicsiny nyílású üreg.).                                                                     Az abszolút fekete test képes a legnagyobb mértékű kisugárzásra.                                                Ennek kisugárzási tényezője e = 1.

• A Stefan-Boltzmann-törvény szerint az egységnyi felületrő1 egységnyi idő alatt kisugárzott energia arányos a test abszolút hőmérsékletének negyedik hatványával.                                                    Ha az egységnyi idő alatt kisugárzott  hőáramot H-val jelöljük, akkor a Stefan-Boltzmann-törvény így írható fel:

^{, ahol}

• T     a test abszolút hőmérséklete,
• A     a felület nagysága,
• s     a Stefán-Boltzmann-állandó, nagysága  ,
• e     az úgynevezett kisugárzási tényező, értéke nulla és egy közé eshet.
• A Wien-féle eltolódási törvény szerint minden hőmérséklethez tartozik egy hullámhossz, ahol a sugárzás intenzitása maximális. Ez a hullámhossz fordítva arányos a hőmérséklettel.

Hullámhossz

A grafikonon látható tapasztalati összefüggést sok fizikus megkísérelte elméletileg értelmezni, és a függvény matematikai formáját megadni. Ez azonban a klasszikus fizika keretein belül nem sikerült.

Max Planck (1858-1947) vizsgálatait szintén az a cél vezérelte, hogy magyarázatot találjon az előbbi törvényekre. 1900-ban kutatásai során arra a meglepő eredményre jutott (bár saját bevallása szerint csak modellszerűen értelmezve), hogy akkor kap kielégítő magyarázatot a tapasztalati eredményekre, ha feltételezi a következőket.
Egy test részecskéi (atomok, molekulák vagy ionok) nem folytonosan, hanem elkülönült adagokban (kvantumokban) sugároznak ki és nyelnek el energiát. Ez a véges energiaadag arányos a sugárzás frekvenciájával:

Az arányossági tényező , amelyet ma Planck-állandó néven emlegetünk.

Így jelenik meg először az energiaadag (energiakvantum) fogalma. Ez a korabeli fizikusok számára megdöbbentő ellentmondásban volt a klasszikus szemlélettel, ami a folytonos energiaközlés lehetőségét természetesnek tartja.

Planck elmélete nemcsak a hőmérsékleti sugárzás hullámhossz szerinti eloszlását írta le sikeresen, hanem tartalmazta a Wien-féle eltolódási törvényt és a Stefan-Boltzmann-törvényt is. Ilyen sikeres elméletről azt gondolhatnánk, hogy azonnal ismertté és elfogadottá vált a fizikusok körében.
Nem így történt. Hosszú évekig tartott, amíg felismerték Planck munkásságának jelentőségét, amit az is mutat, hogy csak 1918-ban kapott Nobel-díjat az energiakvantum felfedezéséért.
Önéletrajzában fanyar humorral így ír erről: „Valamely új tudományos igazság nem úgy szokott győzelemre jutni, hogy az ellenfelek meggyőzetnek, és kijelentik, hogy megtértek, hanem inkább úgy, hogy az ellenfelek lassanként kihalnak, és a felnövekvő nemzedék már eleve hozzászokik az igazsághoz…”