Jatkuva emissiospektri
Havaitsemme ympärillämme silminnähden erilaisia valolähteitä. Valo voikin sisältää yhtä tai useaa eri aallonpituutta, joista jokainen havaitaan eri värinä. Auringonvalo sisältää kaikkia sateenkaaren värejä, mikä nähdään esimerkiksi valon kulkiessa prisman läpi. Prismassa eri aallonpituudet taittuvat hieman eri suuntiin, jolloin valon värit paljastuvat. Valkoisen valon jakautuminen väreihin voidaan havaita myös hilan avulla. Sen läpi kulkeneen valon eri aallonpituudet tuottavat interferenssimaksimit eri kohtiin. Valon koostumusta eri aallonpituuksista kutsutaan sen spektriksi.
Kun valon sisältämien aallonpituuksien suhteelliset voimakkuudet mitataan, saadaan selville spektrin intensiteettijakauma. Vaihtoehtoisesti intensiteetti voidaan ilmaista myös taajuuden suhteen. Alla on graafinen esitys Auringon spektrin intensiteettijakaumasta. Kuvaajan tausta ilmaisee, minkä värisenä eri aallonpituudet havaitaan. Auringon valo sisältää kaikkia värejä, mutta kuvaajasta nähdään, että intensiteetti on suurin hieman yli 500 nanometrin aallonpituuksilla. Väritetyn alueen vasemmalle puolelle jää ultraviolettisäteily ja oikealle infrapunasäteily.

Auringon spektri on esimerkki emissiospektristä. Emissio tarkoittaa ilmiötä, jossa kappale lähettää ympärilleen sähkömagneettista säteilyä. Sähkömagneettisen säteilyn vastaanottamista taas kutsutaan absorptioksi. Säteilyn synty Auringossa perustuu kuuman aineen rakenneosien lämpöliikkeeseen. Lähes kaikki kappaleet lähettävät ympärilleen säteilyä vastaavalla mekanismilla. Tällaisia säteilijöitä voidaan mallintaa mustina kappaleina.
Musta kappale on ideaalimalli säteilylähteelle, joka absorboi kaiken siihen kohdistuvan säteilyn eikä heijasta sitä lainkaan. Kaikki siitä lähtevä säteily on näin ollen sen itsensä synnyttämää. Mustan kappaleen emittoiman spektrin intensiteettijakauma on jatkuva ja riippuu ainoastaan kappaleen lämpötilasta. Kaikki samassa lämpötilassa olevat mustat kappaleet tuottavat samanlaisen spektrin. Intensiteettijakaumassa on huippukohta, jota kutsutaan intensiteettimaksimiksi. Säteily sisältää tätä aallonpituutta suhteellisesti eniten. Huipun aallonpituus riippuu kappaleen lämpötilasta Wilhelm Wienin (1864-1928) muodostaman Wienin siirtymälain mukaisesti. Lämpötilan kasvessa musta kappale emittoi kaikkia aallonpituuksia voimakkaammin, mutta erityisesti spektrin huippu siirtyy kohti lyhyempiä aallonpituuksia. Alla on esitetty mustan kappaleen spektrin intensiteettijakaumia eri lämpötiloissa. Voit tutkia mustan kappaleen spektriä tarkemmin alla olevassa simulaatiossa.



Vasen kuva: Mustan kappaleen spektrin intensiteettijakaumia eri lämpötiloissa.
Oikea kuva: Kuuma metallikappale on hyvin lähellä ideaalia mustaa kappaletta. Hehkuvan metallin väri kertoo sen lämpötilasta. Lähellä sulamispistetta punaista lyhyemmät aallonpituudet voimistuvat, jolloin väri lähestyy valkoista.
Mustan kappaleen säteilyn spektri ja Wienin siirtymälaki
Musta kappale on ideaalimalli monille sähkömagneettisen säteilyn lähteille, joiden lähettämä säteily perustuu niiden rakenneosien lämpöliikkeeseen.
Mustan kappaleen säteilyn spektri on jatkuva. Spektrin intensiteettimaksimia vastaava aallonpituus [[$ \lambda_{\text{maks}} $]] on kääntäen verrannollinen kappaleen lämpötilaan T Wienin siirtymälain mukaisesti:
[[$ \quad \lambda_\text{maks}=\dfrac {k}{T} $]]
Tässä k on vakio, [[$ k=0,002898 \text{ m}\cdot \text{K} $]].
Mustan kappaleen säteilyn synty voidaan ymmärtää lämpöliikkeen perusteella: kiihtyvässä liikkeessä olevat varaukselliset hiukkaset emittoivat sähkömagneettista säteilyä, ja aineessa on tällaisia hiukkasia (tyypillisesti elektroneja) lämpöliikkeen takia. Klassisen fysiikan sähkömagnetismin teoria ei kuitenkaan onnistunut ennustamaan oikein mustan kappaleen säteilyn spektrin intensiteettijakauman muotoa. Max Planck (1858-1947) esitti 1900 hypoteesin, jonka mukaan sähkömagneettinen aaltoliike koostuu energiapaketeista, joita kutsuttiin kvanteiksi. Tämä oletuksen nojalla Planck onnistui selittämään mustan kappaleen säteilyn, mikä oli ensimmäinen todiste valon hiukkasluonteen puolesta.