プランクの放射法則とは？

プランクの放射法則（Planck's law of radiation）とは、熱平衡状態にある物体（黒体）が温度に依存して放出する電磁放射のスペクトル、つまり波長ごとのエネルギー強度分布を正確に記述する物理法則です。1900年にドイツの物理学者マックス・プランクによって導出されました。

19世紀末、古典物理学の理論では黒体放射の実験データを説明できず、短波長（紫外線）側でエネルギーが無限大に発散するという「紫外破綻（ultraviolet catastrophe）」が問題になっていました。プランクはこの問題を解決するため、電磁場のエネルギーは連続的ではなく「量子」と呼ばれる離散的な単位の整数倍しか取れないと仮定しました。この仮定から導かれた公式が実験値と完全に一致したことで、プランクの放射法則が確立されました。

この法則から導かれる重要な帰結としては以下のものがあります。

• ウィーンの変位則：温度が高いほど放射の最大強度の波長が短波長側にずれる（高温の星が青白く見える理由）
• シュテファン・ボルツマンの法則：物体の全放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例する
• プランク定数の導入：量子力学の根本的な定数となる

プランクの放射法則は、太陽や恒星の表面温度の推定、宇宙背景放射の解析、赤外線センサーや放射温度計の設計など、現代の科学・技術の幅広い場面で活用されています。また、この法則の提唱は「量子」という概念の誕生を意味し、量子力学という革命的な物理学の出発点となりました。