Можна сказати коротше: скільки енергії тіло випромінює, стільки й поглинає.

До енергетичних характеристик теплового випромінювання належать потік випромінювання, енер­гетична світимість, випромінювальна і поглинальна здатність.

Потік випромінювання Ф — це відношення кількості енергії dW, випромінюваної поверхнею тіла з площею S за одиницю часу, до тривалості цього проміжку часу dt, Вт:

Енергетична світимість R_е - це повна енергія, випромінювана поверхнею тіла в усьому інтервалі довжин хвиль від 0 до , Вт/м²:

Випромінювальна здатність тіла — це електромагнітна енергія, випромінювана тілом за одини­цю часу з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі довжин хвиль від 𝜆 до d𝜆, Вт/м³:

Енергетична світимість пов'язана з випромінювальною здатністю тіла співвідношенням:

Нехай на елементарну площинку поверхні тіла падає потік електромагнітного випромінювання , довжина хвилі якого міститься в інтервалі . Частину цього потоку тіло поглинає. Поглинальна здатність тіла подається так:

Енергетична світимість, випромінювальна здатність і поглинальна здатність тіла залежать від довжини хвилі випромінювання і температури тіла.

Тіло, яке повністю поглинає електромагнітне випромінювання усіх довжин хвиль, що падає на його поверхню, називається абсолютно чорним тілом (ачт).

Поглинальна здатність АЧТ дорівнює одиниці: .Для всіх інших тіл , і їх називають сірими. Тіло називається сірим, якщо його поглинальна здатність однакова для всіх довжин хвиль і залежить тільки від температури, матеріалу і стану поверхні. Коефіцієнт сірості α тіла визначається як відношення енергетичної світимості сірого тіла до енергетичної світимості АЧТ:

Коефіцієнт сірості тіла не може бути меншим від нуля і більшим від одиниці.

Для АЧТ α =1 . Непрозорі тіла, в яких α=0, не випромінюють і не поглинають електромагнітні хвилі: вони повністю відбивають випромінювання, що падає на них. Якщо при цьому відбивання підпорядковане законам геометричної оптики, то тіло називається дзеркальним.

Абсолютно чорних тіл у природі не існує. Найкращою моделлю АЧТ є замкнена порожнина, у стінці якої зроблено маленький отвір. Через цей отвір промінь світла потрапляє всередину порожнини.Він багато разів відбивається від стінок порожнини. Під час кожного відбивання частина електромагнітної енергії поглинається. Після багатьох відбивань промінь або зовсім не вийде назовні через отвір, або вийде лише маленька частинка енергії, яка потрапила всередину порожнини. (рис 1.1).

Закони теплового випромінювання

У 1 859 році Г. Кірхгоф експериментально встановив закон: відношення випромінювальної і поглинальної здатностей не залежить від природи тіла, а є для всіх тіл універсальною функцією довжини хвилі і температури тіла:

Цей закон визначає, що чим сильніше тіло поглинає певне випромінювання, тим сильніше це випро­мінювання й випускатиме. Для АЧТ =1 , а тому закон Кірхгофа можна записати так:

Отже,

універсальна функція Кірхгофа є випромінювальною здатністю АЧТ.

Тоді закон Кірхгофа для не чорного тіла має вигляд:

Закон Стефана — Больцмана: енергетична світимість АЧТ пропорційна до четвертого степеня його абсолютної температури Т:

де —стала Стефана — Больцмана. Для визначення випромінювальної здатності сірого тіла праву час­тину рівності треба помножити на коефіцієнт сірості цього тіла.

Перший закон Віна: максимальна довжина хвилі, на яку припадає максимальне значення ви­промінювальної здатності АЧТ, обернено пропорційна до його абсолютної температури Т:

де — перша стала Віна.

Другий закон Віна: максимальна випромінювальна здатність АЧТ пропорційна до п'ятого степеня його абсолютної температури Т:

де — друга стала Віна.

Перший закон Віна у такому формулюванні, називається законом зміщення Віна: з підвищенням аб­солютної температури АЧТ довжина хвилі, на яку припадає максимум випромінювальної здатності, зміщується в область коротких довжин хвиль.