قانون ستيفان-بولتزمان ينص على أن القدرة الإشعاعية الكلية المنبعثة من وحدة مساحة سطح جسم أسود تتناسب طرديًا مع درجة حرارته المطلقة مرفوعة للأس الرابع. يمكن التعبير عنه رياضيًا بالمعادلة التالية :

P = σT⁴

حيث:

*

P:

القدرة الإشعاعية (القدرة المنبعثة لكل وحدة مساحة) بوحدة واط لكل متر مربع (W/m²)
* σ:

ثابت ستيفان-بولتزمان، وقيمته 5.670374419 × 10⁻⁸ W⋅m⁻²⋅K⁻⁴
*

T:

درجة الحرارة المطلقة للجسم بوحدة كلفن (K)

نقاط هامة:

* جسم أسود:

ينطبق القانون بدقة على جسم أسود مثالي، وهو جسم يمتص كل الإشعاع الكهرومغناطيسي الساقط عليه. الجسم الحقيقي لا يكون جسمًا أسود مثاليًا، لذا فإن القدرة الإشعاعية الفعلية للجسم الحقيقي تكون أقل من التي يحسبها القانون. وتستخدم قيمة تسمى الانبعاثية (ε) لتعديل المعادلة في حالة الأجسام الحقيقية، حيث تصبح:

P = εσT⁴

و قيمة الانبعاثية تتراوح بين 0 و 1.
*

درجة الحرارة المطلقة:

يجب استخدام درجة الحرارة المطلقة (كلفن) في المعادلة. لا يمكن استخدام درجات الحرارة بالسلسلتين المئوية أو الفهرنهايتية.
*

التطبيقات:

لهذا القانون تطبيقات عديدة في مجالات الفيزياء والفلك والهندسة، مثل حساب الطاقة المنبعثة من النجوم، وتصميم الأفران، وقياس درجات الحرارة عن بعد.


باختصار، يوضح قانون ستيفان-بولتزمان العلاقة القوية بين درجة حرارة جسم ما وكمية الإشعاع الحراري الذي ينبعث منه. كلما زادت درجة الحرارة، زادت كمية الإشعاع المنبعث بشكل كبير (بسبب الأس الرابع).