到19世纪末，经过力学、热力学与统计物理学、电磁学和光学各分支学科的迅猛发展。经典物理学体系已经在几乎所有方面都取得了巨大的成功。当时在许多科学家心中普遍存在着一种乐观的情绪，认为经典物理学看来似乎已经很完善了，宏伟的科学大厦已经基本建立起来了，当然还有一些小问题没有解决，后辈的物理学家只要对现有的理论进行一些小小的补充和修正就能够解决了。的确，那时经典物理学已经成为一套相当完美的体系，人们能够用它来解释大到天体运行，小到烧一壶开水等形形色色的物理现象。
1900年4月27日，英国物理学家开尔文（W。Thomson，1824—1907）在著名的题为《遮盖在热和光的动力理论上的19世纪乌云》的演说中说：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家似乎只要做一些零碎的修补工作就行了；但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。”开尔文所说的一朵乌云指的是迈克尔逊—莫雷实验的“零结果”，它否定了以太的存在；另一朵乌云指的是热辐射的“紫外灾难”，它冲击了电磁理论和统计物理。正是这两朵小小的乌云，引发了物理学史上一场伟大的革命。
物理学进入19世纪80年代以来，人们在实验中发现了一系列令人困惑的现象，经典理论对此显得无能为力。其中现象之一，就是迈克尔逊—莫雷实验。
1881年，美国实验科学家迈克尔逊进行了著名的“以太漂移”实验。他设计了光的干涉仪。利用了“零点法”，假设地球是在以太海洋中白转的。以太风必然在干涉仪中引起干涉条纹的移动。但是，迈克尔逊无论怎样实验都观察不到干涉条纹及其移动。
1887年，他和美国化学家莫雷做了一套更准确的干涉仪重复这一实验，将装置浮置于水银之上的很重的石板上，以防震动干扰。考虑到地球公转，他们四季重复实验；考虑到地球自转，他们白天、黑夜进行实验。但所有的结果都与预想的结果相反，始终测不到干涉条纹的移动。
经过不懈努力，迈克尔逊于1887年12月宣布实验测得以太“漂移速度”为零。这一否定性的实验结果说明地球和以太之间不存在相对运动。这就是物理学史上有名的“零结果”。人们曾试图从各个角度对此作出说明，但都难以自圆其说。看来，人们原先对光传播所构想的物理图像是不正确的，使许多持有光是以太波动观点的物理学家大失所望。客观上，这一实验的结果，否定了长期以来人们相信的以太和以太风的存在。
“第二朵乌云”，指的是黑体辐射实验和理论的不一致。热辐射是普遍的自然现象，物体在任何温度下都会以电磁波的形式向外辐射能量，其量值可以通过实验测定出来。由于绝对黑体在受光照达到热平衡时将会把能量全部以热辐射的形式发送出去，黑体的热辐射要比相同温度下其他任何物体的热辐射强，所以黑体是研究热辐射的理想模型。因此，通过研究黑体辐射来揭示热辐射现象的本质和规律，是19世纪末物理学的一个重要课题。
问题是，物体的辐射能量和温度究竟有着怎样的函数关系呢？
最初对于黑体辐射的研究是基于经典热力学的基础之上的，而许多著名的科学家在此之前也已经做了许多基础工作。美国人兰利（Samuel？Pierpont？Langley）发明的热辐射计是一个最好的测量工具，配合罗兰凹面光栅，可以得到相当精确的热辐射能量分布曲线。“黑体辐射”这个概念则是由伟大的基尔霍夫（Gustav？Robert？Kirchhoff）提出，并由斯特藩（Josef？Stefan）加以总结和研究的。到了19世纪80年代，玻尔兹曼建立了他的热力学理论，种种迹象也表明，这是黑体辐射研究的一个强大理论武器。
在此基础上，德国的维尔赫姆·维恩（Wilhelm？Wien，1864—1928）的黑体辐射研究取得了重要的进展。维恩发现随着辐射体温度的升高，辐射的峰值会向短波方向移动，即所谓的“位移定律”。
1893年，维恩提出了理想黑体辐射的位移定律：λmaxT=常数。该定律指出，随着温度的升高，与辐射能量密度极大值对应的波长向短波方向移动。由于辐射通量密度与辐射能量密度之比为c/4，所以在测出对应辐射通量密度极大值的λmax后，就可以根据维恩位移定律确定辐射体的温度。光测温度计就是根据这一原理制成的。
接着，维恩研究了黑体辐射能量按波长的分布问题。他从热力学理论出发，在分析了实验数据之后，得到了一个半经验的公式：
即维恩公式。其中，Eλ为在波长λ处单位波长间隔的辐射能量；C1和C2是两个经验参数，通过符合实验的曲线来确定；T为平衡时的温度。维恩公式在短波波段与实验符合得很好，但在长波波段与实验有明显的偏离。
以后，英国物理学家瑞利（Lord？Rayleign，1842—1919）根据经典统计物理学推出另一公式，它在长波段（低频辐射部分）与实验相符合，但在短波段（高频辐射部分——紫外光区）完全不能适用。按公式计算的预测值，在紫外一端辐射应趋向无穷大，而实验数据的结果却趋于零。这显然是荒谬的。经典物理学的理论在这里陷入困境和危机。这就是有名的“紫外灾难”。“紫外实验”成为飘浮在物理学上空的又一朵乌云，正是它引来了量子论的提出。
量子理论的提出者是德国的普朗克。普朗克（Max？Carl？Ernst？Ludwig？Planck，1858—1947）出生于德国基尔（Kiel）。1867年，他随全家移居到慕尼黑。1879年，普朗克拿到了慕尼黑大学的博士学位，随后他便先后在基尔大学、慕尼黑大学和柏林大学任教，并接替了基尔霍夫的职位。普朗克的研究兴趣本来只是集中于经典热力学的领域，但他读到了维恩关于黑体辐射的论文后，对此表现出了极大的兴趣。在普朗克看来，维恩公式体现出来的这种物体的内在规律、和物体本身性质无关的绝对规律，代表了某种客观的永恒不变的东西。
1894年，他从研究黑体辐射问题开始，从维恩推出的有关黑体辐射能量密度的半经验公式得到启示，把电磁学方法和热力学中熵的概念结合起来，得到电磁熵的定义式。1900年，普朗克找到了与所有实验数据均相符合的辐射定律的普遍公式。他将从气体理论导出的玻尔兹曼方程应用于一振子集合，并假定它们的能量只能以ε的分立倍数出现，然后从维恩的位移定律出发，推断出熵是E/v的函数，从而导出了能量量子和频率之间的著名关系式：E=hv（是组成黑体的带电谐振子的频率），引入了以他名字命名的常数h，即著名的普朗克常数。
在导出这个公式时，他大胆地提出了一个和“经典物理学关于能量过程必定是连续的”结论截然相反的假说，即能量的交换是不连续的，是一份一份进行的，能量的交换只能是hv的整倍数。hv为能量交换的最小单位。称为“能量子”。1900年12月14日普朗克在德国物理学会年会上公布了他的这一工作。从能量子假说出发，普朗克成功地解释了他自己提出的辐射公式，解决了“紫外灾难”的问题。
量子论的提出使得物理界几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则受到了猛烈的冲击，因此人们对普朗克的辐射公式多半表示怀疑，或漠不关心。在20世纪最初5年里，普朗克的工作几乎无人问津，而他本人又因循守旧，仍想从经典力学出发来推出一个人们接受的辐射公式。