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德国物理学家古斯塔夫·基尔霍夫于1859年提出传热学定律，用于描述物体的发射率与吸收率之间的关系，采用黑体概念说明在理想状态下一个物体可以吸收任何方向和波长的电磁辐射，其吸收率为1（ α =1），但是自然界中并不存在真正的黑体，实际物体的吸收率小于1（0＜ α ＜1），对于实际物体不同波长的入射辐射都存在或多或少的反射现象。基尔霍夫定律给出了实际物体的辐射出射度与吸收率之间的关系，对给定温度 T 和某一波长 λ 来说，物体的辐射本领和吸收本领成正比例关系。
式中， M （ λ ， T ）为物体对波长 λ 的辐射出射量（W/m 2 ）； α （ λ ， T ）为物体对波长 λ 的吸收率； f （ λ ， T ）为物体的辐射照度（W/m 2 ）。
由基尔霍夫定律可知，在物体温度 T 和辐射波长 λ 一定的情况下，物体辐射出射度与物体吸收率的比值即辐射照度为一个常数，与相同温度下黑体的辐射能力相等。由于物体的辐射照度是一定的，因此物体的吸收率越大，相应物体的辐射出射度越大，因此，可以通过增加物体对热辐射的吸收率来增大物体的辐射出射度。对于一切物体，该比值恒为常数，与物体的性质无关。能量守恒原理可以帮助人们理解基尔霍夫定律，即在密闭真空的容器中放置一个物体，容器与外界没有能量交换，物体与容器达到同一温度是通过辐射来实现的，也就是辐射出的能量与吸收的能量会达到一个动态平衡。
斯特藩-玻耳兹曼定律由斯洛文尼亚物理学家约瑟夫·斯特藩和奥地利物理学家路德维希·玻耳兹曼分别于1879年和1884年各自独立提出。斯特藩是通过对实验数据的归纳总结提出该定律的；玻耳兹曼则是从热力学理论出发，通过假设用光（电磁波辐射）代替气体作为热机的工作介质，最终推导出与斯特藩的归纳结果相同的结论——黑体表面单位面积辐射出的总功率与黑体本身的热力学温度（又称绝对温度）的4次方成正比。
式中， M 为物体的辐射度或能量通量密度（W/m 2 ）； ε 为黑体的辐射系数； σ 为斯特藩-玻耳兹曼常数，其值为5.67×10 -8 W/（m 2 · K 4 ）； T 为黑体热力学温度（K）。
德国物理学家威廉·维恩（Wilhelm Wien）于1893年通过对实验数据的总结提出了维恩位移定律，在一定温度下，绝对黑体的温度与辐射本领最大值相对应的峰值波长 λ 的乘积为一个常数，即
式中， b =0.002897m·K，为维恩常量。
维恩位移定律不仅与黑体辐射的实验曲线的短波部分相符合，而且与黑体辐射的整个能谱都符合，它表明，当绝对黑体的温度升高时，辐射本领的最大值向短波方向移动。说明黑体越热，其辐射谱光谱辐射力（某一频率的光辐射能量的能力）的最大值所对应的波长越短，而除绝对零度外其他任何温度下物体辐射的光的频率都是从零到无穷的，只是各个不同的温度对应的“波长-能量”图形不同，而实际物体对应的理想状态为灰度，是黑体乘以黑度所对应的理想情况，如在宇宙中，不同恒星随表面温度的不同会显示不同颜色，温度较高时恒星会显示蓝色，次之则显示白色，濒临燃尽而膨胀的红巨星表面温度只有2000～3000K，因而其显示红色。
1900年，普朗克在量子学的基础上提出了黑体辐射定律，又称普朗克定律。普朗克定律描述黑体光谱辐射出射度与电磁辐射波长和物体热力学温度的变化关系，具体公式为
式中， M λ 为黑体光谱辐射出射度[W/（m 2 ·μ m）]； h 为普朗克（Planck）常量，6.6261×10 -34 J · s； c 为光速，3×10 8 m/s； λ 为电磁辐射波长（ μ m）； K B 为玻耳兹曼常数，1.38×10 -23 J/K； T 为黑体的热力学温度（K）。
普朗克定律描述了黑体辐射光谱的分布规律，其光谱辐射分布图如图2-2所示。
图2-2中给出了在热力学温度1500～2700K范围内，黑体光谱辐射出射度 M λ 随波长 λ 变化的走势图。由图可以得出以下3点结论。
（1）在某一温度下，黑体光谱辐射出射度总是随波长的变化先升高，到达某一高度之后，再开始下降。
（2）随着热力学温度 T 的增大，黑体光谱辐射出射度 M λ 的最大值升高，并且最大值所对应的波长向短波方向偏移，也表示短波辐射能量在整个光谱中占的比例越来越大。
（3）不同热力学温度对应的缺陷彼此不相交，并且黑体光谱辐射出射度随着温度的升高会快速增加，温度越高，对应的黑体光谱辐射出射度越大。
其中结论（2）反映的是维恩位移定律的规律。其实维恩位移定律可以从普朗克定律推导出来。对式（2-13）的波长求导，取极值，便可以得到黑体光谱辐射出射度极大值与峰值波长和热力学温度的关系式（2-12），即维恩位移定律。
图2-2 光谱辐射分布图
普朗克定律是以研究黑体辐射为基础的实验定律，是一种物体理想化状态的定律，实际的物体辐射不适用此定律。实际物体的热辐射定律并不完全遵循普朗克定律，在同一温度下，实际物体在同一波长范围内的辐射功率总是小于黑体的辐射功率，这是由于实际物体的表面状态会对物体表面的红外辐射产生影响，因此在使用普朗克定律时，为了得到与实际相符的结论，有必要对物体表面的发射率进行修正：
式中， ε （ λ ， T ）表示实际物体的表面发射率，即实际物体的辐射出射度 M （ λ ， T ）与黑体的辐射出射度 M b （ λ ， T ）的比值。因此实际物体的辐射出射度 M （ λ ， T ）可以用下面的公式表示
表面发射率 ε 的取值范围介于0～1， ε 值越大，物体的辐射性能越接近黑体的辐射性能，即辐射性能越好。 ε 并不是一个常数，它与物体表面温度、辐射波长、物体表面性质及观察条件都有关系。实际上，现有各种物体的发射率都是经过大量的实验测出的，各物理量参数之间并没有一个确切的关系。物体的发射率影响因素主要有以下4点。
（1）物体材料的性质。例如，金属和非金属的发射率及变化规律有所不同，通常情况下，不同的物体材料其发射率各不相同。金属的发射率较低，非金属的发射率较高。
（2）物体的表面状态。物体表面的粗糙程度不同对物体的发射率影响不同，同时该影响的大小也与物体的材料种类有关。
（3）大气的衰减作用。大气中包含的水汽、二氧化碳、一氧化碳、粉尘等会使物体的辐射被吸收、散射，导致其辐射能量衰减。
（4）物体温度的影响。实验表明，通常情况下，绝大多数金属的发射率会随温度的升高而增大，而绝大多数非金属的发射率会随温度的升高而减小。