É a radiação emitida por um corpo devido à sua temperatura. Todo corpo emite esse tipo de radiação para o meio que o cerca, e dele a absorve. Quando o equilíbrio térmico é atingido, as taxas de emissão e de absorção de energia são iguais.

A matéria em um estado condensado (sólido ou líquido) emite um espectro contínuo de radiação o qual praticamente independe do material do qual o corpo é composto, mas depende bastante da temperatura. A temperaturas usuais, a maioria dos corpos é visível pela luz que reflete. A temperaturas muito altas, os corpos têm luminosidade própria, ou seja, os corpos são muito quentes e bem mais de 90% da radiação emitida é invisível para nós, estando na região do infravermelho do espectro eletromagnético.

Considerando, por exemplo, o aquecimento de um atiçador de ferro no fogo, verificamos que quando este está a uma temperatura relativamente baixa, ele irradia calor, mas esta radiação não é visível. Com o aumento da temperatura a quantidade de radiação aumenta muito rapidamente, e notamos efeitos visíveis. O atiçador adquira uma cor vermelha apagada, depois uma cor vermelha brilhante, e, a temperaturas muito altas, uma cor branco-azulada intensa. Isto é, com o aumento da temperatura, o corpo emite mais radiação térmica e a freqüência na qual a radiação é mais intensa, aumenta.

De maneira mais geral, a forma detalhada do espectro da radiação térmica emitida por um corpo quente depende de algum modo da composição desse corpo. No entanto, a experiência nos mostra que há um tipo de corpo quente que emite espectros térmicos de caráter universal. Esses corpos são chamados corpos negros, isto é, corpos cujas superfícies absorvem toda a radiação térmica incidente sobre eles. O nome é apropriado porque esses corpos não refletem luz e são negros. Um exemplo de um (quase) corpo negro, seria qualquer objeto coberto com uma camada difusa de pigmento preto, tal como o negro de fuligem. Independentemente dos detalhes de sua composição, verifica-se que todos os corpos negros à mesma temperatura emitem radiação térmica com o mesmo espectro.

A distribuição espectral da radiação de corpo negro é especificada pela quantidade R_T(v) chamada radiância espectral, que é definida de forma que R_T(v)dv seja igual à energia emitida por unidade de tempo em radiação de freqüência compreendida no intervalo de v a v+dv por unidade de área de uma superfície à temperatura absoluta T. As primeiras medidas precisas dessa grandeza foram feitas por Lummer e Pringsheim em 1899. A dependência observada experimentalmente de R_T(ν) em v e T é mostrada na figura 1.

A integral da radiância espectral R_T(ν) sobre todas as freqüências v é a energia total emitida por unidade de tempo por unidade de área por um corpo negro a temperatura T. É dita a radiância R_T. Isto é,

R_T(ν)= ₀∫^∞ R_T(ν) dv

Como pudemos ver na figura 1, R_T cresce rapidamente com o aumento da temperatura. De fato esse resultado é chamado lei de Stefan, e foi enunciado pela primeira vez em 1879 sob a forma de uma equação empírica.

R_T = σT⁴, onde σ = 5,67.10^-8 W/m² °K⁴ é chamada a constante de Stefan-Boltzmann. A figura 1 também mostra que o espectro se desloca para maiores freqüências à medida que T aumenta. Este resultado é chamado lei do deslocamento de Wien.

v_max α T

onde v_max é a freqüência v na qual R_T(ν) tem seu valor máximo para uma dada temperatura. Quando T cresce, ν_max se desloca para freqüências mais altas.

Um outro exemplo de corpo negro pode ser obtido ao considerarmos um objeto que contém uma cavidade ligada ao exterior por um pequeno orifício, como na figura 2. A radiação térmica que incide sobre o orifício, vinda do exterior, entra na cavidade e é refletida, repetidas vezes, pelas suas paredes, sendo eventualmente por elas absorvida. Se a área do orifício for muito pequena comparada com área da superfície interna da cavidade, uma quantidade desprezível da radiação incidente será refletida para fora da cavidade. Essencialmente toda a radiação incidente sobre o orifício é absorvida; portando, o orifício deve ter propriedades da superfície de um corpo negro.

Suponhamos que as paredes das cavidades estejam uniformemente aquecidas a uma temperatura T. Então as paredes emitirão radiação térmica que vai encher a cavidade. A pequena fração dessa radiação vinda do interior que incide sobre o orifício, vai atravessá-lo, portanto, este atua como um emissor de radiação térmica. Como ele deve ter as propriedades de um corpo negro, a radiação por ele emitida deve ter um espectro de corpo negro. De fato, ela terá um espectro de corpo negro característico da temperatura T das paredes, já que esta é a única temperatura definida para o sistema. O espectro emitido pelo buraco na cavidade é especificado em termos do fluxo de energia R_T(ν). É mais útil, entretanto, especificar o espectro da radiação dentro da cavidade, dita radiação de cavidade, em termos de uma densidade de energia, ρ_T(ν), que é definida como a energia contida em um volume unitário da cavidade à temperatura T no intervalo de freqüência de v a v+dv. É evidente que essas quantidades são proporcionais entre si, isto é,

ρ_T(v) α R_T(v)

Portanto, a radiação dentro de uma cavidade cujas paredes estão a uma temperatura T tem o mesmo caráter que a radiação emitida pela superfície de um corpo negro a temperatura T.