Termodinamik dengede bulunan bir kara cismin, yalnızca sıcaklığından ötürü yaptığı ışımaya kara cisim ışıması (ya da siyah cisim ışıması) denir. Kara cisim ise; üzerine düşen tüm ışınımı soğuran ve hiçbirini yansıtmayan, bu sebeple de kara olması gerektiğini ön gördüğümüz, tamamen varsayımsal bir cisimdir. Yapılan bu ışımayı inceleyip matematiksel olarak ifade ettiğimiz fonksiyon Planck dağılım fonksiyonudur.

"Kara cisim ışıması nedir?" sorusunu cevaplamak ve anlamlandırmak biraz zor olabilir. Lakin bu olay fiziksel birçok olgunun temelinde yatar. Eğer kara cisim ışımasının ne olduğunu tam olarak anlayabilirseniz, fizik alanında ufkunuz genişleyecektir.

Wien yasası, sıcaklığından ötürü ışıma yapan bir kara cismin, ışımasının maksimum yaptığı dalga boyunu tanımlar. Yani sıcaklık ile maksimum ışımanın gerçekleştiği dalga boyu arasındaki ilişkiyi verir. Kara cisim ışımasında da ele aldığımız üzere bir sıcaklığı olan her cisim ışıma yapar. Bu ışımanın sıcaklığın artışıyla iki doğal sonucu vardır:

Kara cisim ışımasının doğasından dolayı aşağıdaki grafikte de görüleceği üzere yalnızca bir maksimum noktası vardır.

Ateş deyince aklımıza gelen ilk renk kırmızıdır. Aynı şekilde sıcağı çağrıştıran birçok şeyde kırmızı rengi kullanırız. Tıpkı musluklarda sıcak su tarafının kırmızı, soğuk su tarafının mavi yapılması gibi. Bunun sebebi, gündelik hayatta gördüğümüz sıcak şeylerin aslında gerçekten de "kırmızı" olmasıdır. Tıpkı güldür güldür yanan bir sobanın borusunun kızarması ya da ateşe tuttuğunuz herhangi bir metalin giderek kızarması gibi. Peki ısınan bu şeyler neden kızarıyor ve neden kırmızı renkte oluyorlar? Başka bir renkte olamaz mı?

Aslında ısıtıldığında kızaran şeyler yalnızca demir veya metaller değildir. O sıcaklığa kadar dayanabilen her şey ısıtıldığında kızaracaktır. Burada “o sıcaklık” diyoruz çünkü bir şeyin kızarması için belirli bir sıcaklığa ulaşmış olması gerekir. Yani o cismin kızarması gerçekten bir sıcaklık göstergesidir. Fakat burada bir nokta sıklıkla kaçırılır: Beyaz ve mavi olanlar aslında daha sıcaktır!

Geceleyin gökyüzünde gördüğümüz ve gözle görme imkanımız olmayan tüm o yıldızlar... Hepsi farklı farklı renklerdeler; mavi, turuncu, sarı, beyaz, kırmızı... Fakat ne kadar uzağa bakarsak bakalım, ne kadar sönük yıldızları görürsek görelim, hiç biri yeşil yıldız değil. Peki, neden hiç yeşil yok ve nasıl bu kadar kesin konuşabiliyoruz?

Rengin ne olduğunu tanımlamadan önce, ışığı anlamamız gerekiyor. Çünkü renk dediğimiz şey, ışığın aslında belirli bir kısmını ifade eder. Gözümüzün görme kapasitesiyle sınırlı bu aralığa fizikte, görünür bölge diyoruz. Bunun dışında; kızılötesi ve morötesi gibi diğer elektromanyetik dalgalar da basit anlamda birer ışıktır. Fakat gözümüz bunları göremez. Bizi ilgilendiren kısım, bire bir, aslında gök kuşağında da gördüğümüz renkler.

X-ışınları, morötesine göre çok daha yüksek bir enerjiye ve çok daha kısa bir dalga boyuna sahiptir. Bilim insanları genellikle X-ışınlarının dalga boylarından ziyade enerjilerine atıfta bulunurlar. 0.03 ile 3 nanometre arasında değişen dalgaboyları çoğu elementin tek bir atomundan daha büyük değildir. Ancak 100 ile 100000 elektronvolt aralığında enerjilere sahip olmaları onları yüksek enerjili elektromanyetik radyasyon sınıfına sokmaktadır.

Wilhelm Röntgen, Almanya’da Würzburg Üniversitesi’nde ışık ve dalga boyları üzerine çalışan bir bilim insanıdır. 1895 yılında bir kasım gecesinde, karanlık bir laboratuvarda çalışırken, yanlışlıkla tıbbın kaderini sonsuza dek değiştirecek olan ve nihayetinde 1901 yılı Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülen X ışınlarını keşfetmiştir.