یک جسم داغ، انواع مختلفی از تابش‌ها را از خود متصاعد می‌کند.
به عنوان مثال بدن انسان که دمایی حدود ۳۷ درجه‌ی سانتی‌گراد دارد، تابش‌های الکترومغناطیسی از خود منتشر می‌کند. اما از این جهت که این تابش‌ها در ناحیه‌ی نور مرئی قرار ندارند، ما آن‌ها را نمی‌بینیم و برای دیدن آن، از دوربین‌های مادون قرمز استفاده می‌کنیم. در واقع جسم گرم، طیفی از انواع تابش‌ها را منتشر می‌کند. در مورد بدن انسان، بیشترین (پیک) این تابش‌ها در ناحیه‌ی فروسرخ است. اما با افزایش دمای یک جسم، پیک بیشترین نوع تابش، به سمت پرتوهایی با طول موج کوتاه تر و فرکانس بیشتر جابجا می‌شود.
مثلا یک قطعه‌ی فلزی مثل یک قاشق را داغ می‌کنید. قاشق سرخ می‌شود. این بدین معناست که پیک تابش‌های متصاعد شده از این قاشق، وارد ناحیه‌ی نور مرئی شده است و در ناحیه‌ی مربوط به نور قرمز قرار دارد. اگر آن را کمی داغ‌تر کنید رفته رفته به سمت رنگ‌های دیگر می‌رود. شما این نور را در لامپ‌های رشته‌ای نیز می‌بینید که در شکل زیر نمودار آن با رنگ قرمز مشخص شده است. اما اگر خیلی داغ باشد، رنگ آن مثل خورشید سفید می‌شود. علت اینکه رنگ نور خورشید سفید است، این است که پیک تابش‌های این جسم داغ، در مرکز نورهای مرئی قرار دارد و همه‌ی انواع نورهای مرئی را از خود منتشر می‌کند. چنانکه در شکل زیر نمودار 6000K مربوط به تابش‌های حاصل از خورشید است. به این طیف تابش‌های حاصل از اجسام داغ، تابش جسم سیاه (blackbody radiation) گفته می‌شود که در شکل مشاهده می‌کنید.
در آغاز قرن بیستم، تابش جسم سیاه، یک مساله‌ی حل نشده از فیزیک کلاسیک بود.
تمامی روابطی که براساس فیزیک کلاسیک برای پیش‌بینی این تابش‌ها ارائه شده بود، متناقض با شکل قله مانند توزیع این تابش‌ها بود. روابطی که تا آن زمان به دست آمده بود، نمودارها را در انتهای سمت راست به درستی پیش‌بینی می‌کرد، اما با کمی حرکت به سمت چپ، اختلاف جدی مشاهده می‌شد و چون این اختلاف بیشتر در قسمت فرابنفش رخ میداد، به آن فاجعه‌ی فرابنفش (Ultraviolet Catastrophe) گفته می‌شد. چرا که با هیچیک از فرمول‌های کلاسیک آن زمان انطباق نداشت. این نقطه‌ی تولد فیزیک کوانتوم است. جایی که نخستین بار، ماکس پلانک فیزیکدان آلمانی، برای توجیه تابش جسم سیاه، مفهوم بسته های انرژی را ارائه داد که نور از آن‌ها تشکیل شده است. او به این شکل موفق شد رابطه‌ای ارائه دهد که تابش جسم سیاه، به کمک آن کاملا قابل توجیه بود.
تصویر: در نمودار بالا، خط نقطه چین بهترین پیش‌بینی فیزیک کلاسیک از تابش جسم سیاه بود. تمام خطوط دیگر، تابش واقعی جسم سیاه هستند.
با توجه به تصویر بالا، به نظرتان در این تصویر، تیر فلزی حدودا چه دمایی دارد؟
- کمتر از ۳۰۰۰ کلوین
- ۳۰۰۰ کلوین
- ۴۰۰۰ کلوین
- ۵۰۰۰ کلوین
پاسخ صحیح گزینه‌ی اول یعنی کمتر از ۳۰۰۰ کلوین است، چرا که نیازی نیست حتما رنگ جسم داغ، در نقطه‌ی اوج نمودار تابش جسم سیاه باشد. همچنین دمای ذوب آلیاژهای فولاد همگی کمتر از ۳۰۰۰ کلوین است. اگر این تیر فلزی دمایی بالاتر از ۳۰۰۰ کلوین داشت، بایستی به حالت مذاب می‌رسید.