前麵我們介紹了光的幹涉、衍射和偏振等現象，說明光在傳播過程中所表現的波動性。本章主要討論光輻射現象的宏觀規律以及普朗克的量子假說，說明光的粒子性。並適當地介紹一些光度學的基本知識。
第一節熱輻射基爾霍夫定律
一、熱轄射
任何固體或液體，甚至相當厚的氣體，在任何溫度下都在發射各種波長的電磁波，連續波譜這是由於物體內部帶電粒子的熱運動所引起的。物體在這種輻射過程中，隻要通過加熱來維持它的溫度，輻射就可以持續不斷地進行下去。這種與溫度有關的輻射，由於物體都具有一定的溫度，所以都能產生熱輻射。
通過實驗來觀察熱輻射現象時可以發現，在室溫下，大多數物體隻能輻射不可見的紅外線。但是，將物體加熱到50攝氏度左右時，它開始發出暗紅色的可見光。隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來，且波長較短的輻射越來越多，變成明亮的白熾光。通過實驗還可以發現，同一物體在一定溫度下所輻射的能量，在不同光譜區域的分布是不均勻的。溫度越高時，光譜中能量最大的輻射相對應的頻率也越高。此外，在一定溫度下不同物體所輻射的光譜成分有著顯著的不同。可以觀察到明亮的紅色光；而在同一溫度下，熔化的水晶（石英）卻不輻射可見光。
一般來說，輻射體不是孤立的，一個物體向周圍發出輻射能的同時，也吸收周圍物體放出的輻射能。如果某個物體所吸收的輻射能多於同一時間內它所發射出去的輻射能，那麼其總能量增加；反之就會減少。如果物體所吸收的輻射能恰好等於同一時間內它所發射出去的輻射能，那麼該物體在熱輻射過程中達到熱平衡。這時，物體的狀態可以用一個確定不變的溫度來描寫，這一狀態下的熱輻射稱為平衡熱轄射。如果物體輻射和吸收的能量雖然不相等，但是過程進行得非常緩慢，以致物體在任何短時間內仍有確定的溫度，那麼此物體的輻射過程也可以看作是平衡的。下麵我們所討論的就是平衡熱輻射的規律。
二、發射本領和吸收率
實驗結果表明，在單位時間內從物體表麵單位麵積向各個方向發射的、波長在範圍內的輻射能量與波長溫度了有關；而且在範圍取的足夠小時，可以認為它與似成正比。
三、基爾霍夫定律
實驗結果表明，物體的發射本領之間有一定的關係，這個關係由基爾霍夫定律確定。
設想將溫度不同的物體放在一個密閉的理想絕熱容器裏，如果容器內部是真空的，那麼物體與物體以及物體與容器之間隻能通過輻射和吸收來交換能量。當單位時間內輻射所發出的能量比吸收的多時，它的溫度下降，輻射減弱。相反時，輻射體的溫度將升高，輻射也將增強。這樣，經過一段時間後，所有物體包括容器在內會達到相同的溫度，建立熱平衡。此時，各物體在單位時間內所發射出去的能量恰好等於它所吸收的能量。由此可見，在熱平衡的條件下，發射本領較大的物體。
基爾霍夫定律可由下述實驗證實。把一塊繪有暗花紋的白瓷塊放在無光的氫焰裏，當瓷塊達到白熾溫度時，在其表麵將觀察到較暗的背景上有亮的花紋，這是因為在室溫時，瓷塊本身向外輻射不強，主要靠外來光（太陽光）照射，花紋部分吸收本領大，所以此時觀察到的花紋是暗的。但在高溫時，所觀察到的主要是瓷塊本身的輻射，吸收本領大的部分發射本領也大（這僅是定性地說。因為按基爾霍夫定律，隻有在溫度相同的條件下，這二者才是成正比的。現在溫度不同，嚴格的正比關係並不存在以此時所觀察到的花紋反而最亮。如果將瓷塊放入熾熱的火爐內，那麼從爐壁的小孔觀察就看不出花紋來了。因為這時瓷塊的各部分都達到同一溫度，瓷塊的花紋部分吸收的多（反射的少），發射的也多，背景部分吸收的少，反射的多，發射的也少，而我們所觀察到的是發射與反射兩部分能量的總和。這就可以進一步定性地證實基爾霍夫定律。