Les corps suffisamment condensés émettent tous un rayonnement électromagnétique continu qui dépend essentiellement de leur température. C’est ce que les physiciens ont pu constater dès la seconde moitié du xixe siècle, parmi eux l’Allemand Gustav Kirchhoff, l’Autrichien Wilhelm Wien et l’Anglais Lord Rayleigh (cf. Chapitre 11). En outre, ce rayonnement peut être relié à celui d’un corps idéal, appelé corps noir, dont le rayonnement possède la propriété universelle de ne dépendre que de sa température.
La grandeur expérimentale commode que l’on introduit pour mesurer le rayonnement émis par les corps est l’exitance spectrale Mν, c’est-à-dire la puissance électromagnétique rayonnée, par unité de surface émettrice, et par unité de fréquence. Sur la figure 1, on a représenté, pour différentes températures, les courbes donnant, non Mν en fonction de la fréquence ν, mais wν, appelée l’énergie électromagnétique volumique rayonnée, qui lui est directement reliée selon la relation Mν = (c/4)wν, c étant la constante d’Einstein.Lord Rayleigh et le Britanique James Jeans purent expliquer, à partir des lois habituelles de l’électromagnétisme, la dépendance quadratique de wν pour les faibles fréquences, précisément la proportionnalité à ν2T. Wien put, lui, interpréter une dépendance, à haute fréquence, de la forme ν3 exp(−C ν/T), C étant une constante. Cependant, le maximum observé fut une énigme difficile à surmonter ; Rayleigh et Jeans l’appelèrent la catastrophe ultra-violette.
Ce n’est qu’en 1900 que le physicien allemand Max Planck put obtenir une courbe de rayonnement passant par un maximum, encore fut-il contraint d’introduire une nouvelle hypothèse …