卢瑟福提出原子的行星结构模式，按经典电动力学理论，电子由于做圆周运动具有加速度，就会不断辐射电磁波，电子的能量不断丧失，最终落入原子核，那么原子就不会稳定存在，这与事实完全不符。理论和实验之间出现如此深刻的矛盾，表明要建立一种适用于描述微观粒子运动规律的理论，需要根本改变基本的物理概念和定律，让我们先从光的本性说起。光具有波动性。光的干涉，衍射和偏振现象以及光的电磁理论从实验和理论两方面充分肯定了光的波动性。显示光的波动性的典型实验之一是杨氏双缝衍射实验，如图图中
，以
和
分别表示狭缝
和
到达P点的光波振动，则
式中
为
和
的相位差，其中用到了一个近似，即在
时，光程差近似等于
。在P点的光振动是
（注:）因而光在P点的强度是
由上式可知，当P点满足关系式
，
时，其光的强度最大：
。
当P点满足
，
时，其光的强度为零。
虽然光的波动性由大量的实验事实和光的电磁理论的支持，但20世纪初发现的黑体辐射、光电效应等现象却揭示了只把光看做波动的严重局限性。
黑体辐射问题所研究的是辐射与周围物体处于平衡状态时的能量按波长（或频率）的分布。一个空腔可近似地看做黑体，当空腔与内部的辐射处于平衡时，腔壁单位面积所辐射出的能量和它所吸收的能量相等。实验得出的平衡时辐射能量密度按波长分布的曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度有关，而与黑体的形状及组成的物质无关。
年，维恩根据能谱实验数据，并根据热力学关系和一些假设提出如下能量分布的经验公式
式中
和
为常数，
为频率，T为绝对温度，此式只有在高频下才与实验相符。
年，瑞利和金斯，根据经典电动力学推导出空腔的单位体积内附设频率在
到
之间的振动方式数目是
，c是光速。每种振动方式总是包括两种能量项：动能和势能项，因此按照经典统计的能量均分定理，每一种振动方式的能量是
，由此得到黑体辐射能量分布公式为
式中c是光速，k是玻尔兹曼常数。此式只在低频下与实验符合。而且上式计算总能量密度，即对所有频率积分，由于高频的贡献，其结果是发散的，这在历史上称为“紫外灾难”。这样，经典理论在解释黑体辐射现象上遇到了严重困难，这些困难是由普朗克在年提出“量子”的概念后才得到解决。
2、量子概念的提出普朗克把黑体看做是由带电的谐振子所组成，并假定这些谐振子的能量不是连续变化，而只能量子化地取一些分立值，即振子的能量取
式中
为最小能量，n为正整数。由经典统计理论，振子能量为
的几率与
成正比（注：玻尔兹曼分配定律，），于是振子的平均能量是
令
，利用展开式
，
则分母化为
，再令
，利用公式
得分子为
，所以
再将这个平均能量乘以空腔单位体积内频率
到
之间的振动数目
，得到黑体辐射能量分布公式
此式与维恩公式比较，可以看出
必须与振子的固有频率
成正比
h是普朗克常数
将
带入(2.1)，得普朗克的辐射公式
当频率很高时，即
，则（2.2）式分母中的1可以略去，于是得到
这就是维恩公式（1.1）。
当频率很低时，即
，可以利用展开式
取前两项，（2.2）式变为
这就是瑞利-金斯公式。
按普朗克的假设，在辐射过程中所发射和吸收的能量是量子化的能量子
，那么能否设想量子
具有粒子的某些性质呢？下一讲解决这个问题。
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