2. Электромагнитная энергия.

Согласно классической электродинамике, пустое пространство, содержащее электромагнитное излучение, обладает энергией. В действительности эта лучистая энергия ответственна за способность пустой полости поглощать тепло. Эту энергию легко выразить через напряженности электрического и магнитного полей, а именно (см. [11], гл. 2; [71 ], т. I, гл. VI):

здесь элемент объема, а интегрирование проводится по всему пространству, занятому электрическим и магнитным полями.

Наша задача заключается в определении характера распределения этой энергии по различным частотам, существующим в полости при данной температуре стенок. Прежде всего воспользуемся методом разложения в ряд Фурье для электромагнитных полей и выразим энергию в виде суммы составляющих для каждой частоты. Поступив так, мы увидим, что поле излучения во всех отношениях ведет себя как собрание простых гармонических осцилляторов, так называемых «осцилляторов излучения». К этим осцилляторам можно применить статистическую механику и определить среднюю энергию каждого осциллятора, когда он находится в равновесии со стенками полости при температуре . В итоге мы определим число осцилляторов, находящихся в данной области частот, и, умножая это число на среднюю энергию одного осциллятора, получим равновесную энергию, соответствующую этой частоте, т. е. закон Рэлея — Джинса.