Độ phát xạ

Độ phát xạ của bề mặt vật liệu là tỷ lệ của bức xạ nhiệt từ một bề mặt so với bức xạ từ một bề mặt đen lý tưởng ở cùng nhiệt độ. Bức xạ vật đen lý tưởng tuân theo định luật Stefan Muff Boltzmann. Còn bức xạ của vật liệu thực tế sẽ khác và thường nhỏ hơn bức xạ của vật đen lý tưởng ở cùng một nhiệt độ. Do vậy, tỷ lệ nêu trên là một số dương nhỏ hơn 1. Độ phát xạ càng gần 1 thì bề mặt càng có khả năng phát xạ mạnh bằng với vật đen tuyệt đối.
Như vậy, độ phát xạ thể hiện mức độ hiệu quả trong việc bức xạ nhiệt của vật thể. Bức xạ nhiệt là bức xạ điện từ. Với các vật thể thông dụng trong đời sống, có nhiệt độ gần với nhiệt độ môi trường sống trên Trái Đất, bức xạ nhiệt mạnh nhất ở vùng bước sóng hồng ngoại. Các vật thể nóng hơn thì bức xạ nhiệt của chúng mạnh ở vùng bước sóng ngắn hơn.
Bề mặt của một vật thể đen hoàn hảo (có độ phát xạ là 1) phát ra bức xạ nhiệt với công suất xấp xỉ 448 Watt trên một mét vuông ở nhiệt độ phòng (25 °C, 298,15K). Các vật thể thực tế sẽ bức xạ với công suất thấp hơn.
Độ phát xạ quan trọng cho một số ứng dụng:
Định nghĩa toán học.
Độ phát xạ bán cầu.
Độ phát xạ bán cầu của một bề mặt, ký hiệu là "ε", được định nghĩa là 
với
Độ phát xạ phổ bán cầu.
Độ phát xạ phổ bán cầu theo tần số và độ phát xạ phổ bán cầu theo bước sóng của một bề mặt, ký hiệu là "εν" và "ελ" tương ứng, được định nghĩa là 
với
Độ phát xạ định hướng.
Độ phát xạ định hướng của một bề mặt, ký hiệu là "ε" Ω, được định nghĩa là 
với
Độ phát xạ phổ định hướng.
Độ phát xạ phổ định hướng theo tần số và độ phát xạ phổ định hướng theo bước sóng của một bề mặt, ký hiệu là "εν,"Ω và "ελ,"Ω tương ứng, được định nghĩa là 
với
Độ phát xạ của một số bề mặt.
Độ phát xạ "ε" có thể được đo bằng thiết bị đơn giản như khối lập phương của Leslie kết hợp với một máy dò bức xạ nhiệt như một pin nhiệt hoặc một vi nhiệt kế. Thiết bị so sánh bức xạ nhiệt từ một bề mặt được kiểm tra với bức xạ nhiệt từ một mẫu đen gần như lý tưởng. Các máy dò có cấu tạo gồm một vật hấp thụ bức xạ màu đen, gắn với một nhiệt kế rất nhạy, ghi lại sự tăng nhiệt độ của vật hấp thụ khi tiếp xúc với bức xạ nhiệt. Để đo độ phát xạ, ở nhiệt độ phòng, các máy dò phải hấp thụ được gần như hoàn toàn bức xạ nhiệt ở bước sóng hồng ngoại cỡ 10×10-6 mét. Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng khoảng 0,4 đến 0,7 × 10-6 mét.
Các phép đo độ phát xạ cho nhiều bề mặt được ghi chép lại trong nhiều tài liệu. Một số trong số này được liệt kê trong bảng sau. 
Ghi chú:
Độ hấp thụ.
Có một mối quan hệ cơ bản, thông qua định luật bức xạ nhiệt năm 1859 của Gustav Kirchhoff, giữa độ phát xạ của một bề mặt và độ hấp thụ của cùng bề mặt này: chúng luôn bằng nhau.
Định luật Kirchhoff giải thích tại sao độ phát xạ không thể vượt quá 1, vì độ hấp thụ lớn nhất - tương ứng với sự hấp thụ hoàn toàn tất cả bức xạ chiếu tới, bởi một vật thể đen tuyệt đối - cũng là 1. Do đó, các bề mặt kim loại giống như gương phản chiếu ánh sáng mạnh, cũng sẽ có độ phát xạ thấp, vì ánh sáng phản xạ không bị hấp thụ. Một bề mặt bạc đánh bóng có độ phát xạ khoảng 0,02 ở nhiệt độ phòng. Muội đen hấp thụ bức xạ nhiệt rất tốt; nó có độ phát xạ lớn tới 0,97 và do đó bồ hóng có thể coi xấp xỉ là vật đen lý tưởng.
Ngoại trừ các bề mặt kim loại trần, được đánh bóng, vẻ bề ngoài của một bề mặt, qan sát bởi mắt thường, không giúp dễ dàng đánh giá độ phát xạ ở nhiệt độ phòng. Ví dụ, tuy sơn trắng hấp thụ rất ít ánh sáng nhìn thấy được, nhưng, ở bước sóng hồng ngoại 10x10-6 mét, sơn nói chung và sơn trắng nói riêng lại có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại rất tốt và có độ phát xạ cao. Tương tự, nước tinh khiết hấp thụ rất ít ánh sáng khả kiến, nhưng nó lại là chất hấp thụ hồng ngoại mạnh và có độ phát xạ cao tương ứng.
Độ phát xạ phổ định hướng.
Ngoài độ phát xạ bán cầu tổng cộng được biên soạn trong bảng trên, cũng có các phép đo độ phát xạ phổ định hướng phức tạp hơn. Độ phát xạ này phụ thuộc vào bước sóng và góc tới của bức xạ nhiệt. Định luật Kirchhoff vẫn áp dụng một cách chính xác cho độ phát xạ phức tạp hơn này: độ phát xạ theo một hướng cụ thể, và ở một bước sóng cụ thể, bằng với độ hấp thụ tại cùng hướng và bước sóng. Độ phát xạ bán cầu tổng cộng là trung bình có trọng số của độ phát xạ phổ định hướng; được mô tả bởi sách giáo khoa về "truyền nhiệt bức xạ".