Kirchhoff's radiation law states that at thermal equilibrium, the emissivity of a body equals its absorptivity.En 1859, Gustav Kirchhoff et le chimiste Robert Bunsen allumèrent un brûleur et remarquèrent : les vapeurs de sodium donnent une raie jaune brillante dans la flamme ; mais si on fait passer de la lumière blanche à travers, une bande sombre apparaît au même endroit du spectre. Ainsi naquit la spectroscopie. Kirchhoff généralisa : pour tout corps en équilibre thermique, le rapport de l’émissivité spectrale E(λ,T) à l’absorptivité spectrale A(λ,T) est une fonction universelle ne dépendant que de la longueur d’onde et de la température, et non du matériau. La fonction f(λ,T) est le fameux rayonnement du corps noir, décrit plus tard par Planck. La conséquence la plus simple : un bon absorbeur est toujours un bon émetteur. Grâce à la loi de Kirchhoff, les astronomes ont déchiffré la chimie du Soleil et des étoiles lointaines.
Gustav Kirchhoff, professeur à l’université de Heidelberg, a établi théoriquement en 1859–1862 le lien indissociable entre l’absorption et l’émission du rayonnement thermique. Avec Robert Bunsen, il a créé la méthode d’analyse spectrale et démontré que chaque élément chimique produit un ensemble unique de raies spectrales. La loi de Kirchhoff est devenue la pierre angulaire de l’astrophysique et de la physique du rayonnement thermique, ouvrant la voie à la fonction du corps noir qui fut ensuite dérivée par Max Planck. L’idée d’universalité du rayonnement du corps noir a stimulé le développement de la théorie quantique.
La loi ne fonctionne strictement que dans les conditions d’équilibre thermodynamique : la température de l’émetteur et du champ de rayonnement doit être la même. Dans les conditions réelles de laboratoire ou astronomiques, cette approximation est souvent vérifiée. Les méthodes de pyrométrie, de thermographie infrarouge, ainsi que le calcul de la protection thermique des engins spatiaux, reposent sur cette loi. De plus, elle permet de déterminer la composition chimique des gaz et des plasmas à partir de leurs spectres d’absorption.
Tous les pyromètres (thermomètres sans contact) fonctionnent selon la loi de Kirchhoff : en mesurant le rayonnement infrarouge d’une surface, on calcule sa température en se basant sur son émissivité connue. En astrophysique, les spectres d’étoiles avec leurs raies sombres d’absorption indiquent directement la composition chimique de leur atmosphère.
C’est justement à cause de la loi de Kirchhoff que les détecteurs infrarouges de mouvement voient les gens mais pas le verre : le verre est transparent pour la lumière visible et n’émet presque pas dans l’IR, tandis que l’homme rayonne presque comme un corps noir.
