黒体
黒体とは、全ての波長にわたって電磁波(光)を全く反射しない物体である。そのような物体は実在しないため、理想気体や剛体と同じように、黒体は実在しない。現在、発見された最も黒体に近い物質は、99.995 % の光(電磁波)を吸収する。
物体からの放射(反射を含まない)には、物体の相(固体・液体・気体)にかかわらず温度によって色が変わることが経験的に知られている。色は、さまざまな波長の光が混ざり合って構成されている。色の変化は、波長ごとの強度分布の変化であることがスペクトルの分析によりわかっており、またその分布は、温度によって一定であることも知られている。これを物体からの熱放射という。特に、黒体からの熱放射を黒体放射(黒体輻射)と言う。
ある温度の黒体から放射される電磁波のスペクトルは一定である。温度 T において、波長 λ の電磁波の黒体放射強度 B (λ) は、
B ( λ ) = 2 h c 2 λ 5 1 e h c / λ k T − 1 {\displaystyle B(\lambda )={\frac {2hc^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{hc/\lambda kT}-1}}}
で表される。これをプランク分布という。プランク分布を全波長領域で積分することで、黒体放射の全エネルギーが T に比例する(E = σT,σ:シュテファン=ボルツマン定数)というシュテファン=ボルツマンの法則を得る。また微分して B (λ) が極大となる λ を求めることで、放射強度最大の波長が T に 反比例するというウィーンの変位則を得る。
放射温度計
サーモグラフィー