Основними джерелами світла в природі є нагріті тіла. Для абсолютно чорного тіла спектр видимого випромінювання, який залежить від температури нагріву, вимірюваної в Кельвіна (К), називають терміном колірна температура (рис. 1).
Абсолютно чорне тіло - фізично ідеалізований об'єкт, який поглинає все випромінювання, нічого не відображає, але при цьому може випускати своє випромінювання.
Мал. 1 - Випромінювання абсолютно чорного тіла
Подібний ефект можна спостерігати при нагріванні металу, який при різних температурах має різний колір світіння. Спочатку він буде темно-червоним, потім червоним, потім помаранчевим, потім білим. Так коваль може візуально довести нагрівання певного металу до необхідної температури (рис. 2).
Мал. 2 - Савчин нагрітого металу
На використанні цієї властивості побудований принцип роботи електричної лампи розжарювання: по тонкій вольфрамової дроті пропускається електричний струм, в результаті чого вона нагрівається і випускає випромінювання у видимому діапазоні. Причому колір світіння може бути досить точно оцінений в залежності від температури нагріву: ~ 600 К - темно-червоний відтінок, 1000 К - помаранчевий, 2000 К - жовтий. Випромінювання поверхні Сонця, обумовлене термоядерними реакціями, має температуру близько 6500 К, що сприймається нами вже як біле. Зірка Вега має колірну температуру від 8000 К до 1000 К і сприймається як біло-синя (рис. 3).
Рис.3 - Колірна температура абсолютно чорного тіла
Так як для різних тіл, в залежності від хімічного складу і фізичних властивостей, нагрівання до заданої температури дає кілька різний спектр випромінювання або взагалі може відрізнятися (наприклад, флюоресцентні лампи), то використовують корелювати колірну температуру. Вона відповідає колірній температурі забарвлення абсолютно чорного тіла, аналогічного кольору розглянутого джерела світла. При цьому склад випромінювання і фізична температура, як правило, розрізняються.
У фотографії якраз і мають на увазі корелювати колірну температуру, що дозволяє досить точно описати колір будь-якого джерела освітлення.
Причини зміни колірної температури
Колірна температура залежить від фізичних властивостей і спектра випромінювання джерела освітлення: для ламп розжарювання - від режиму експлуатації, конструкції, робочої напруги (табл. 1); для сонця - від географічного положення, часу доби, стану атмосфери (рис. 5).
Таблиця 1. - Корельована колірна температура деяких природних
і штучних джерел світла (рис. 4)
Природні джерела світла
1700 До Полум'я запаленого сірника 6000 К Світло від хмарного неба 1 900 К Полум'я свічки 6500 К Світло від річного північного неба 2000 К Світло західного сонця 6770 До Розсіяний сонячний світ 3500 До Світло сонця за одну годину до заходу сонця 7100 До Легка річна тінь 4000 К Місячне світло 7500 до світло від північного неба 4300 К світло сонця незадовго до заходу сонця 8000 К Повна річна тінь 4870 до Пряме сонячне світло 8000 К світло від річного безхмарного неба 5400 до світло річного полуденного сонця і вище
Штучні джерела світла
2650 До 40-ватна лампа розжарювання 3250 До Кварцова галогенова лампа 2850 До 100-ватна лампа розжарювання 4000 К Флюоресцентная лампа 2950 До 500-ватна лампа розжарювання 5500 К Фотографічна лампа-спалах 
Мал. 4 - Відносне спектральний розподіл різних фаз денного світла
1 - світло від річного безхмарного неба (8000 К); 2 - світло від хмарного неба 6000 К; 3 - світло річного полуденного сонця (5400 К); 4 - світло сонця за одну годину до заходу сонця (3500 К).
Як видно з графіка (рис. 4), найбільш рівномірний розподіл світлового потоку по спектру спостерігається при сонячному світлі опівдні (крива 3). Світло від безхмарного неба зміщений у синю сторону спектра (крива 1), а світло сонця за годину до заходу сонця в червону сторону (крива 4). Наростання колірної температури призводить до зміщення кольорів до більш холодним. Це відбувається через те, що більш короткі довжини хвиль несуть більш високу енергію (рис. 5).
Мал. 5 - Розподіл джерел світла на шкалі колірної температури
Колірна температура в фотографії
Зір людини легко підлаштовується під колір джерела освітлення і тому білий листок паперу виглядає нейтральним на сонці, під відкритим небом або при світлі настільної лампи. У фотоапараті ж адаптація квітів проводитися установкою правильної колірної температури - балансом білого. Широка варіативність колірної температури різних джерел світла пояснює, чому крім експозиції , витримки , діафрагми і ISO необхідно налаштовувати і баланс білого для кожної конкретної сцени з певними умовами освітлення.
підсумок
При збільшенні фізичної температури колірна температура більшості джерел освітлення зміщується від червоної частини спектра до синьої.
Кореляційний колірна температура джерел освітлення відповідає температурі абсолютно чорного тіла з аналогічним кольором випромінювання.
Колірна температура штучного джерела змінюється в залежності від фізичних та хімічних властивостей; для природного - залежить від географічної широти, хмарності, прозорості атмосфери, розташування сонця.
Для різних джерел освітлення в фотографії використовується кореляційний колірна температура, за допомогою якої налаштовується правильний баланс білого - відтворювати природні кольори, які бачить людське око при цьому освітленні.
