мини|303px|Sa padom temperature, maksimum krive crnog tela se pomera ka nižim intenzitetima i većim talasnim dužinama. Poređena radi, prikazan je i graf po Rajliju i Džinsu koji proističe iz klasične fizike. мини|341x341px|Boja izračivanja crnog tela zavisi od temperature crnog tela; položaj tih boja, prikazan ovde u CIE 1931 x,y prostoru, je poznat kao Plankov lokus. Zračenje crnog tela je vid elektromagnetskog zračenja iz ili oko tela u termodinamičkoj ravnoteži sa svojom okolinom, ili koje emituje crno telo (tamno, neprozirno i nerefleksivno telo) koje se održava na konstantnoj, uniformnoj temperaturi. Radijacija ima specifičan spektar, koji zavisi jedino od temperature tela i ne od materijala od kog je telo izrađeno. Chapter 1. Chapter 13. Chapter 11.Landsberg 1990, Chapter 13.
Toplotno zračenje koje mnoga obična tela spontano emituju, se može aproksimirati sa zračenjem crnog tela. Savršeno izolovana kutija, koja je u unutrašnjoj termičkoj ravnoteži, modelira zračenje crnog tela koje će emitovati kroz rupicu na zidu, pod uslovom da je rupica dovoljno mala da nema merljivog uticaja na unutrašnju ravnotežu.
Crno telo na sobnoj temperaturi izgleda crno, pošto je zračenje koje emituje uglavnom u infracrvenom spektru koji ljudsko oko ne vidi. Budući da ljudsko oko ne oseća boje pri vrlo malom intenzitetu svetlosti, crno telo posmatrano u mraku na najnižoj vidljivoj temperaturi, će subjektivno izgledati sivkasto (otuda što je ljudsko oko osetljivo jedino na crno i belo pri ovako niskim intenzitetima (mali broj fotona) - frekvencija svetla u vidljivom spektru bi i dalje bila crvena, ali bi intenzitet bio nedovoljan da se boja razluči), iako objektivan spektar ima maksimum u infracrvenoj oblasti.Partington, J.R. 1949. pp. 466. Kako telo postaje toplije, postaje mutno crveno. Sa daljim porastom temperature, telo konačno može da postane i zaslepljujuće sjajno plavičasto-belo.
Iako planete i zvezde nisu ni u termičkoj ravnoteži sa svojom okolinom, niti predstavljaju savršena crna tela, zračenje crnog tela se ipak koristi kao prva aproksimacija za energiju koju emituju.Ian Morison (2008). Crne rupe su skoro savršena crna tela, u tom smislu što upijaju sva zračenja koja padnu na njih. Izneta je pretpostavka da one emituju zračenje crnog tela (nazvanu Hokingova radijacija), s temperaturom koja zavisi od mase posmatrane crne rupe.Alessandro Fabbri, José Navarro-Salas (2005).
Pojam Crno Telo je prvi uveo Gustaf Kirhof 1860. godine. Zračenje crnog tela se još naziva i kompletno zračenje ili temperaturno zračenje ili termalno zračenje.
Spektar Zračenje crnog tela ima karakterističan, kontinualan frekventivan spektar koji zavisi jedino od temperature tela,Tomokazu Kogure, Kam-Ching Leung (2007). "§2.3: Thermodynamic equilibrium and black-body radiation". i koji se naziva Plankov spektar ili Plankov zakon. Spektar ima maksimum na karakterističnoj frekvenciji, koji se pomera ka većim frekvencijama sa porastom temperature, dok je na sobnoj temperaturi većina zračenja u infracrvenoj oblasti elektromagnetskog spektra.Lummer, O., Pringsheim, E. (1899).Planck 1914 Sa porastom temperature preko 500 °C, crna tela počinju da emituju bitne količine vidljive svetlosti. Posmatran u mraku, prvi, bledi sjaj izgleda sivkasto. S porastom temperature, sjaj postaje vidljiv čak i u prisustvu pozadinskog osvetljenja: isprva kao mutno crveno, zatim žuto, i konačno kao "blještavi plavičasto-beli" sjaj.Draper, J.W. (1847)., pp. 466–467, 478. Kada telo izgleda belo, to znači da značajan deo njegovog zračenja potpada u ultraljubičasto zračenje. Sunce, sa efektivnom temperaturom od oko 5800 K,, pp. 482, 484 predstavlja približno crno telo sa emisionim spektrom čiji je maksimum u središnjoj, žuto-zelenoj oblasti vidljivog spektra, i sa značajnim učinkom ultraljubičastog zračenja.
Zračenje crnog tela daje uvid u termodinamičku ravnotežu zračenja iz procepa. Ako se svaki Furijeov red ravnotežnog isijavanja inače praznog procepa sa savršeno reflektivnim zidovima smatra za stepen slobode koji može da razmenjuje energiju, onda, prema teoriji jednake raspodele klasične fizike, bi svaki red imao istu energiju. Kako postoji beskonačno mnogo redova, to bi sledilo da postoji i beskonačan toplotni kapacitet (beskonačna energija pri bilo kojoj temperaturi različitoj od nule), kao i nefizički spektar zračenja koji raste bez kraja sa porastom frekvencije, što je problem poznat pod nazivom ultraljubičasta katastrofa. Umesto toga, u kvantnoj teoriji, broj redova je kvantiran, prelamajući spektar visokih frekvencija u skladu sa eksperimentalnim opažanjima, rešavajući katastrofu. Istraživanje zakona zračenja crnog tela, kao i neuspešnost klasične fizike da objasni ovu pojavu, predstavlja osnovu u uspostavljanju kvantne mehanike.
Objašnjenje десно|596x596px Sva normalna (barionska) materija emituje elektromagnetno zračenje na temperaturi iznad apsolutne nule. Zračenje predstavlja konverziju termalne energije tela u elektromagnetnu energiju, pa se stoga i naziva toplotno zračenje. Predstavlja spontani proces zračne raspodele entropije.
Takođe, sva materija apsorbuje elektromagnetno zračenje u nekoj meri. Telo koje apsorbuje sva zračenja koja padnu na njega, na svim talasnim dužinama, se naziva crno telo. Kada crno telo ima uniformnu temperaturu, njegova emisija ima karakterističnu raspodelu frekvencija koja zavisi od temperature. Ova emisija se naziva zračenje crnog tela.
Koncept crnog tela je idealizovan, jer crna tela ne postoje u prirodi.Planck 1914, p. 42 Sistem koji se najbliže podudara sa teorijskim crnim telom, predstavlja pozadinsko kosmičko zračenje. Grafit i ogaravljena tela, sa emisivnošću od preko 0.95, predstavlja dobru aproksimaciju crnog materijala. Eksperimentalno, zračenje crnog tela može da se postigne najbolje pomoću zračenja iz procepa u stabilnoj ravnoteži u krutom telu, na uniformnoj temperaturi, koje je potpuno tamno, i samo minimalno reflektivno. Zatvorena kutija grafitnih zidova na konstantnoj temperaturi sa malim otvorom na jednoj strani predstavlja dobru aproksimaciju zračenja idealnog crnog tela emitovanog iz procepa., p. 43
Zračenje crnog tela ima apsolutno stabilnu raspodelu intenziteta zračenja koje može postojati u termodinamičkoj ravnoteži u procepu. U ravnoteži, za svaku frekvenciju, ukupan intenzitet zračenja koje je emitovano ili reflektovano sa tela (to jest, ukupna količina zračenja koje napušta površinu tela, koja se naziva spektralna radijanca) je određena isključivo temperaturnom ravnotežom, i ne zavisi od oblika tela, materijala ili strukture tela.Joseph Caniou (1999). "§4.2.2: Calculation of Planck's law". Za crno telo (savršeni absorber) nema reflektivnog zračenja, pa je i spektralna radijanca u celosti samo usled emisije. Dodatno, crno telo je difuzni emiter (emisija ne zavisi od pravca). Usled toga, zračenje crnog tela se može posmatrati kao zračenje crnog tela u termalnoj ravnoteži.
Zračenje crnog tela postaje vidljivi sjaj kad je temperatura tela dovoljno visoka. Drejperova tačka je temperatura na kojoj sva čvrsta tela isijavaju mutno crveno, oko 798 K."Science: Draper's Memoirs". J. R. Mahan (2002). Na 1000 K, mali otvor na zidu uniformno zagrejane, tamne kutije (npr. rerne), posmatrane spolja, izgleda crveno; na 6000 K, izgledaće belo. Kako god da je rerna konstruisana, i od kog god materijala, dokle god zidovi apsorbuju skoro svu ulaznu svetlost, ona će sadržati dobru aproksimaciju zračenja crnog tela (pošto sva svetlost koja uspe da uđe kroz procep, u kutiju, neće moći da izađe ponovo kroz procep, već će se reflektovati o unutrašnje zidove kutije sve dok ne bude apsorbovana, to je kutija onda praktično savršeno nerefleksivna i apsorbuje sva zračenja). Spektar, i samim tim boja svetlosti koje dopire iz procepa, će zavisiti jedino od temperature procepa. Grafički prikaz količine energije u rerni po jedinici zapremine, i jedinici frekvencije prikazan u zavisnosti od frekvencije, se naziva kriva crnog tela. Različite krive se dobijaju za različite temperature. лево|мини|250x250px|Temperatura lave može da se proceni na osnovu boje njenog sjaja. Rezultat procene se podudara sa izmerenom temperaturom od oko 1000 °C - 1200 °C. Dva tela iste temperature ostaju u uzajamnoj termalnoj ravnoteži, pa telo temperature T okruženo oblakom svetlosti temperature T će u proseku emitovati u oblak isto svetla koliko i upija, u skladu sa Prevostovim principom razmene, koji se odnosi na ravnotežu zračenja. Princip kaže da u termodinamičkoj ravnoteži svaki elementarni proces deluje jednako u oba smera.de Groot, SR., Mazur, P. (1962). Section 9.4. Prevost je pokazao da je emisija tela određena jedino njegovim unutrašnjim stanjem. Efekat termodinamičke apsorpcije na termodinamičku emisiju je indirektan, tako što utiče na unutrašnje stanje tela. Ovo znači da u termodinamičkoj ravnoteži količina svake talasne dužine u svakom pravcu termičkog zračenja tela temperature T, crnog ili ne, je jednaka odgovarajućim količinama koje telo apsorbuje jer je okruženo svetlošću temperature T.Stewart 1858
Kada je telo crno, apsorpcija je očigledna: količina apsorbovane svetlosti, je sva svetlost koja dopre do površine tela. Ako su dimenzije crnog tela mnogo veće od talasne dužine merene svetlosti, svetlosna energija apsorbovana na bilo kojoj talasnoj dužini λ u jedinici vremena, je strogo proporcionalna krivi crnog tela. Ovo znači da kriva crnog tela predstavlja količinu svetlosne energije koju emituje crno telo, pa otuda i ime. Ovo je i potreban uslov da bi se mogao primeniti Kirhofov zakon toplotnog zračenja: kriva crnog tela je karakteristika toplotne svetlosti, koja zavisi jedino od temperature zidova procepa, pod uslovom da su zidovi procepa potpuno neprovidni i vrlo slabo reflektivni, te da je kutija u termodinamičkoj ravnoteži. Kad je crno telo malo, tako da su mu dimenzije istog reda veličine kao i talasna dužina svetlosti, apsorpcija će biti izmenjena, jer malo telo nije efikasan apsorber svetla velike talasne dužine. Ipak, princip striktne jednakosti emisije i apsorpcije ostaje očuvan u uslovima termodinamičke ravnoteže.
U laboratoriji, crno telo se aproksimira sa malim otvorom u velikoj kutiji, tzv hohlraumom, u potpuno tamnom telu koje je vrlo slabo reflektivno, i koje se održava na stalnoj temperaturi. Usled ovoga se nekada koristi i naziv zračenje iz procepa. Sva svetlost koja ulazi u kutiju kroz otvor, bi morala da se reflektuje nekoliko puta pre nego što bi prošla kroz otvor, pa bi se pri tom sigurno apsorbovala. Apsorpcija se javlja bez obzira na talasnu dužinu upadnog zračenja (dok god je mala u odnosu na sam otvor). Time ovaj otvor predstavlja aproksimaciju teorijskog crnog tela, i ako se kutija zagreva, spektar zračenja procepa (tj količina svetla emitovanog iz kutije na svakoj talasnoj dužini) će biti kontinualna, i zavisna jedino od temperature i činjenice da su zidovi tamni i bar delimično apsorptivni, ali ne i od prirodne materijala od kog su procep i kutija izrađeni (za razliku od emisionog spektra).