如若某不透明物体的反射系数为ρ,如果对于所有波长ρ均为接近于1的常数,则该物体称为白体,如洁净的雪面、新鲜的氧化镁表面等;如果对于所有波长ρ均为小于1的常数,则该物体称为灰体;如果对于所有波长ρ均为极小的常数,则该物体称为黑体,如煤炱、松炱等;ρ值恒等于零的物体称为绝对黑体。
自然界中,并不存在绝对黑体,所以它是一个理想的概念。它是不管波长、入射方向或偏振情况如何,对所有入射辐射全部吸收的。在这个意义上,它确实黑得很。不过,它不仅是个辐射的完全吸收体,同时也是一个辐射的完全发射体,否则的话,将无法维持它与环境之间的温度平衡。这表明,在给定的温度下,它对所有波长都具有最大的光谱辐射出射度。因此,它在工作时,实际上又是亮得很。例如,太阳就是一个相当于6000K的黑体。因此,黑体这个名称不够贴切,还是全辐射体更为恰当。
基尔霍夫将上述关系以定律的形式表述如下:各物体的辐射本领与吸收本领的比值是波长和温度的普适函数,而与物体本身的性质无关。
基尔霍夫定律的更完整的表述是:在每一温度和每一波长下,热辐射体表面某一点的光定向发射率ε(λ,θ,φ)等于入射在同一方向上的光谱吸收比α(λ),即
ε(λ,θ,φ)=Lλ/Lλ,ε=1=α(λ) (5-4)
又因为光谱吸收比为吸收的(φλα)与入射的(φλ)辐(光)通量的光谱密集度之比,符号为α(λ),即 α(λ)=φλα/φλ (5-5)
由于发射率也可以辐射出射度之比的形式给出,式(5-5)也可写成:
Mλ/Mλ,ε=1=α(λ) (5-6)
或
Mλ/α(λ)=Mλ,ε=1=f(λ,T) (5-7)
这表明,不管什么物体,吸收比越大,它的辐射出射度也就越大,但两者的比值却是不变的,都等于同一温度的全辐射体的辐射出射度。