一个物体若能一点也不反射地全部吸收任何频率的辐射，则它被称为黑体（或绝对黑体）。黑体是一个理想模型，但它可通过带小孔的空腔（图1）近似模拟。

图1 绝对黑体示意图

单位时间里从物体的单位面积发射的频率为的单位频率范围内的辐射能量称该物体的单色发射本领（或辐射能谱）。实验测定的不同温度黑体的发射本领如图2所示。

图2 不同温度时黑体辐射的实验曲线

在试图应用从经典的能均分定理和玻耳兹曼分布律出发得到的瑞利-金斯公式和维恩公式解释普朗克的实验曲线结果失败后，M.普朗克提出一个全新的见解，使他的理论曲线与实验曲线吻合（图3）。

图3 黑体辐射的普朗克理论曲线与瑞利–金斯近似和维恩近似的比较

他认为可把空腔壁看作一群频率不同的、能量为的谐振子集合，它们一方面辐射出各种频率的电磁波，另一方面也吸收来自腔内的电磁辐射。当单位时间里辐射的能量等于吸收的能量时达到热平衡，腔内建立稳恒的电磁场。若用表示平衡辐射场的能量密度，它与之间存在简单的关系：

式中为真空中的光速。为了导出与实验一致的平衡辐射场的能量密度公式，普朗克还对谐振子可处的能量状态提出了与经典理论截然不同的能量子假设：①谐振子只能处于一系列不连续的（量子化的）能量状态，它们等于最小能量的整数倍：

对于频率为的谐振子来说，这个被普朗克称作能量子的最小能量为和。是普朗克常数。②谐振子只当从一个量子化的能量状态跳到（或跃迁到）另一个量子化的能量状态时，它才发射或吸收能量，后者只能是能量子的整数倍。能量子假设在解释黑体辐射实验时获得了巨大的成功，从而揭开了20世纪量子力学发展的序幕。