Любой объект с температурой выше абсолютного нуля (-273,15 °C) излучает инфракрасную энергию (тепло) в зависимости от своей температуры. Инфракрасная энергия, излучаемая объектом, известна как его тепловое распределение.
В общем, чем горячее объект, тем больше излучения он испускает. Тепловизор, по сути, является тепловым датчиком, который обнаруживает и фиксирует крошечные перепады температуры. Он собирает инфракрасное излучение от объектов и создает пиксели на основе информации о разнице температур для составления изображения. Поскольку объекты редко имеют точно такую же температуру, как окружающие объекты, тепловизионные камеры могут обнаруживать их различия и формировать резкие контрасты на тепловых изображениях, что является основным принципом инфракрасной тепловизионной съемки.
Любой объект обладает способностью непрерывно излучать, поглощать и отражать электромагнитные волны. Излучаемые электромагнитные волны различаются в каждом диапазоне, то есть имеют определенное спектральное распределение. Это спектральное распределение связано с характеристиками самого объекта и его температурой, поэтому оно называется тепловым излучением.
Объекты в реальной жизни проявляют разные свойства излучения. Таким образом, сначала рассматривается модельный объем идеальных свойств излучения, а затем применяется к фактически существующим объектам в качестве эталона, этот модельный объем называется «черным телом» в физике излучения. Он уникален тем, что из всех объектов одной и той же температуры он демонстрирует максимально возможное излучение.
Чтобы изучить закон теплового излучения, не зависящий от конкретных физических свойств, физики определили это черное тело как стандартный объект для исследования теплового излучения.
Так называемое черное тело означает, что все падающие электромагнитные волны поглощаются, не отражаясь и не проходя (конечно, черное тело все равно излучает наружу).
При любых условиях объект, полностью поглощающий внешнее излучение любой длины волны без какого-либо отражения, то есть объект с коэффициентом поглощения, равным 1.
В излучении черного тела цвет света меняется с температурой, и черное тело представляет собой постепенный процесс изменения от красного, оранжево-красного, желтого, желто-белого, белого, сине-белого. Когда цвет света, излучаемого источником света, выглядит так же, как цвет, излучаемый черным телом при определенной температуре, температура черного тела называется цветовой температурой источника света. Чем выше температура «черного тела», тем больше синего и меньше красного цвета будет в спектре.
Согласно закону излучения Кирхгофа, отношение энергии, излучаемой объектом в тепловом равновесии, к коэффициенту поглощения не имеет ничего общего с физическими свойствами самого объекта, а зависит только от длины волны и температуры. Согласно закону излучения Кирхгофа, при определенной температуре черное тело должно быть объектом с наибольшей способностью излучения, который можно назвать полным излучателем.
Излучение черного тела относится к излучению, испускаемому идеальным излучателем, который испускает наибольшее количество излучения при определенной температуре и длине волны. В то же время черное тело — это объект, который может поглощать все падающее излучение и не будет отражать никакого излучения, но черное тело не обязательно черное. Например, солнце — газовая планета. Можно считать, что электромагнитное излучение, направленное на солнце, трудно отражается обратно, поэтому солнце считается черным телом (абсолютного черного тела не существует). Теоретически черное тело излучает электромагнитные волны всех длин волн в спектре.