Для того чтобы тело излучало электромагнитные волны, необходим источник энергии. Это может быть энергия химических реакций, энергия другого излучения или движущихся частиц, а также внутренняя энергия тела.
Тепловое излучение – это электромагнитное излучение тела, возникающее за счет своей внутренней энергии (все остальные виды излучения называются люминесценцией). Оно зависит от температуры тела и его физических свойств. В отличие от других видов, тепловое излучение является равновесным, т.е. в теплоизолированной системе тело и его излучение находятся в равновесии.
Рассмотрим основные характеристики теплового излучения.
Испускательная способность (спектральная плотность энергетической светимости) – поток энергии, испускаемый за единицу времени телом с единицы площади поверхности по всем направлениям в единичном интервале длин волн вблизи данной длины волны l.
; 
. (6.1)
Эта величина характеризует распределение интенсив- ности по длинам волн, т.е. спектр излучения.
Энергетическая светимость - поток энергии, испускаемый телом за единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям во всем интервале длин волн
; 
. (6.2)
Величины R и rl,T связаны между собой соотношениями
, 
. (6.3)
В соответствии с этим R и rl,T называют интегральной и дифференциальной характеристиками теплового излучения.
Коэффициент поглощения показывает, какая часть падающего излучения поглощается телом
(6.4)
В общем случае коэффициент поглощения зависит от длины волны излучения и температуры тела и обозначается al,T. Тело, у которого эта величина не зависит от длины волны, называется серым. Тело, поглощающее все падающее на него излучение (аλT = 1), называется абсолютно черным телом. Примером может служить сажа и черный бархат, для которых a ® 1 в области видимого спектра. Моделью черного тела является небольшое отверстие в замкнутой полости: излучение, попадающее внутрь полости, практически полностью поглощается стенками и не выходит наружу (рис.6.1). Свойство равновесности теплового излучения приводит к очень важному следствию. Рассмотрим замкнутую систему двух тел, находящихся в тепловом равновесии. Пусть одно из тел излучает больше, чем другое: R1 = n R2. Тогда и поглощать оно должно во столько же раз больше: a1 = n a2.
Отсюда следует R1/a1=R2/a2. Этот вывод можно распространить на любое число тел и для любой спектральной области
(6.5)
Здесь и в дальнейшем индексом * будем обозначать величины, относящиеся к абсолютно черному телу.
Приведенное качественное рассуждение позволяет сформулировать закон Кирхгофа: для всех тел, независимо от их материала, отношение испускательной способности к его поглощательной способности есть универсальная функция длины волны и температуры, называемая функцией Кирхгофа и равная испускательной способности абсолютно черного тела.
Этот закон имеет несколько следствий:
1) если тело не поглощает (а = 0), то оно и не излучает (R = 0); 2) наибольшим излучением обладает абсолютно черное тело; 3) зная излучение абсолютно черного тела, можно определить излучение любого тела, в частности, для серых тел R = аR*.
Следовательно, исследование теплового излучения сводится к определению характеристик абсолютно черного тела.
