热学说物体含有内部能量，电磁学说辐射能传递能量。黑体辐射把两者联系起来：温度改变，辐射的总功率和光谱形状同时改变。
1. Spectrum of black-body radiations
Black body 黑体是理想吸收所有入射辐射的物体，同时按温度发出具有特定光谱的热辐射。“黑”不表示它永远不发光；足够高温时可以发出明显可见光。
光谱图的横轴若为波长，纵轴为单位波长区间的辐射强度。温度升高，整体辐射增强，峰值移向短波；面积反映相应总辐射量。用频率作横轴时，曲线与峰值位置的换算不能简单把同一个峰用 \(f=c/\lambda\) 直接对应。
经典模型在短波端的预测失败，Planck 引入量子化能量交换，才得到与实验相符的谱。下面两条关系分别描述总功率与峰的位置。
2. Stefan-Boltzmann law
理想黑体的总辐射功率满足 Stefan–Boltzmann law 斯特藩–玻尔兹曼定律：
\[P=\sigma AT^4.\]
\(\sigma=5.67\times10^{-8}\,\mathrm{W/(m^2K^4)}\)，\(A\) 为表面积，\(T\) 为绝对温度。同样面积温度加倍，发射功率变为十六倍，不是两倍。
实际灰体常用发射率 \(\varepsilon\)，与均匀温度环境交换的净辐射功率为 \(P_{\mathrm{net}}=\varepsilon\sigma A(T^4-T_{\mathrm{env}}^4)\)。物体和环境同温时净交换为零，双方仍在发射与吸收。总功率不说明颜色，颜色更直接联系光谱分布。
3. Wien's law
以单位波长光谱描述时，Wien's displacement law 维恩位移定律为
\[\begin{gathered} \lambda_{\max}T=b, \\ b=2.90\times10^{-3}\,\mathrm{m\,K}. \end{gathered}\]
温度越高，峰值波长越短。这里是光谱峰所在波长，不表示物体只发这一种波长，也不能直接用它断言看到的颜色就是单色峰。
黑体谱是连续的；稀薄原子气体却可以出现离散谱线。下一课把这些线与允许能级联系起来。