Κάθε αντικείμενο με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273,15 °C) εκπέμπει υπέρυθρη ενέργεια (θερμότητα) με βάση τη θερμοκρασία του. Η υπέρυθρη ενέργεια που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο είναι γνωστή ως θερμική κατανομή.
Γενικά, όσο πιο ζεστό είναι ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερη ακτινοβολία εκπέμπει. Ένας θερμικός απεικονιστής είναι ουσιαστικά ένας θερμικός αισθητήρας που ανιχνεύει και καταγράφει μικροσκοπικές διαφορές θερμοκρασίας. Συλλέγει υπέρυθρη ακτινοβολία από αντικείμενα και δημιουργεί εικονοστοιχεία με βάση πληροφορίες σχετικά με τις διαφορές θερμοκρασίας για να συνθέσει μια εικόνα. Εφόσον τα αντικείμενα σπάνια έχουν ακριβώς την ίδια θερμοκρασία με τα γύρω αντικείμενα, οι θερμικές κάμερες μπορούν να ανιχνεύσουν τις διαφορές τους και να σχηματίσουν έντονες αντιθέσεις σε θερμικές εικόνες, που είναι η βασική αρχή της υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης
Κάθε αντικείμενο έχει την ικανότητα να ακτινοβολεί, να απορροφά και να ανακλά συνεχώς ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τα ακτινοβολούμενα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαφέρουν σε κάθε ζώνη, δηλαδή έχουν μια συγκεκριμένη φασματική κατανομή. Αυτή η φασματική κατανομή σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά του ίδιου του αντικειμένου και τη θερμοκρασία του, γι' αυτό και ονομάζεται θερμική ακτινοβολία.
Τα αντικείμενα στην πραγματική ζωή παρουσιάζουν διαφορετικές ιδιότητες ακτινοβολίας. Έτσι, αποδεικνύεται ότι ένας μοντελοποιημένος όγκος ιδανικών ιδιοτήτων ακτινοβολίας εξετάζεται πρώτα και στη συνέχεια εφαρμόζεται σε πραγματικά συμβαίνοντα αντικείμενα ως αναφορά, αυτός ο μοντελοποιημένος όγκος ονομάζεται «μαύρο σώμα» στη φυσική της ακτινοβολίας. Είναι μοναδικό στο ότι, από όλα τα αντικείμενα της ίδιας θερμοκρασίας, παρουσιάζει τη μεγαλύτερη δυνατή εκπομπή ακτινοβολίας.
Προκειμένου να μελετηθεί ο νόμος της θερμικής ακτινοβολίας που δεν εξαρτάται από τις συγκεκριμένες φυσικές ιδιότητες, οι φυσικοί έχουν ορίσει αυτό το μαύρο σώμα ως ένα τυπικό αντικείμενο για την έρευνα της θερμικής ακτινοβολίας.
Το λεγόμενο μαύρο σώμα σημαίνει ότι όλα τα προσπίπτοντα ηλεκτρομαγνητικά κύματα απορροφώνται, ούτε ανακλώνται ούτε μεταδίδονται (φυσικά, το μαύρο σώμα εξακολουθεί να ακτινοβολεί προς τα έξω).
Υπό οποιεσδήποτε συνθήκες, ένα αντικείμενο που απορροφά πλήρως την εξωτερική ακτινοβολία οποιουδήποτε μήκους κύματος χωρίς καμία ανάκλαση, δηλαδή, ένα αντικείμενο με λόγο απορρόφησης 1.
Στην ακτινοβολία μαύρου σώματος, το χρώμα του φωτός ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και το μαύρο σώμα παρουσιάζει μια σταδιακή διαδικασία αλλαγής από κόκκινο, πορτοκαλο-κόκκινο, κίτρινο, κίτρινο-λευκό, λευκό, μπλε-λευκό. Όταν το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από μια πηγή φωτός φαίνεται το ίδιο με αυτό που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα σε μια ορισμένη θερμοκρασία, η θερμοκρασία του μαύρου σώματος ονομάζεται θερμοκρασία χρώματος της πηγής φωτός. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του «μαύρου σώματος», τόσο περισσότερο μπλε και λιγότερο κόκκινο χρώμα του φάσματος θα έχει.
Σύμφωνα με τον νόμο ακτινοβολίας του Kirchhoff, ο λόγος της ενέργειας που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο σε θερμική ισορροπία προς τον ρυθμό απορρόφησης δεν έχει καμία σχέση με τις φυσικές ιδιότητες του ίδιου του αντικειμένου, αλλά μόνο με το μήκος κύματος και τη θερμοκρασία. Σύμφωνα με τον νόμο ακτινοβολίας του Kirchhoff, σε μια ορισμένη θερμοκρασία, ένα μαύρο σώμα πρέπει να είναι το αντικείμενο με τη μεγαλύτερη ικανότητα ακτινοβολίας, το οποίο μπορεί να ονομαστεί πλήρης ακτινοβολητής.
Η ακτινοβολία μαύρου σώματος αναφέρεται στην ακτινοβολία που εκπέμπεται από έναν ιδανικό εκπομπό, ο οποίος εκπέμπει τη μεγαλύτερη ποσότητα ακτινοβολίας σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και μήκος κύματος. Ταυτόχρονα, ένα μαύρο σώμα είναι ένα αντικείμενο που μπορεί να απορροφήσει όλη την προσπίπτουσα ακτινοβολία και δεν θα ανακλάσει καμία ακτινοβολία, αλλά ένα μαύρο σώμα δεν είναι απαραίτητα μαύρο. Για παράδειγμα, ο ήλιος είναι ένας αέρινος πλανήτης. Μπορεί να θεωρηθεί ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που κατευθύνεται στον ήλιο είναι δύσκολο να ανακλαστεί πίσω, επομένως ο ήλιος θεωρείται μαύρο σώμα (το απόλυτο μαύρο σώμα δεν υπάρχει). Θεωρητικά, το μαύρο σώμα εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα όλων των μηκών κύματος στο φάσμα.