La extensión de la concepción de la temperatura a un único rayo monocromático, recién discutida, implica que en el mismo punto de un medio, a través del cual pasan cualesquiera rayos, existen en general un número infinito de temperaturas, ya que cada rayo que pasa por el punto tiene su temperatura independiente y, además, incluso los rayos de diferente color que viajan en la misma dirección muestran temperaturas que difieren según la distribución espectral de la energía.
Además de todas estas temperaturas, existe finalmente la temperatura del medio mismo, la cual, en un principio, es completamente independiente de la temperatura de la radiación. Este complicado método de consideración radica en la naturaleza de las cosas y corresponde a la complejidad de los procesos físicos en un medio a través del cual la radiación viaja de tal manera.
Solo en el caso de un equilibrio termodinámico estable hay una sola temperatura, la cual es entonces común al medio mismo y a todos los rayos de cualquier color que lo cruzan en diferentes direcciones.
En la física práctica también se ha hecho sentir en un grado continuamente creciente la necesidad de separar el concepto de temperatura de radiación del de temperatura corporal. Así, desde hace algún tiempo se ha considerado ventajoso hablar, no solo de la temperatura real del sol, sino también de una temperatura «aparente» o «efectiva» del sol, es decir, aquella temperatura que el sol necesitaría tener para enviar a la tierra la radiación térmica efectivamente observada, si radiara como un cuerpo negro. Ahora bien, la temperatura aparente del sol no es obviamente más que la temperatura real de los rayos solares,En promedio, dado que los rayos solares de diferentes colores no tienen exactamente la misma temperatura. que depende enteramente de la naturaleza de los rayos y, por tanto, es una propiedad de los rayos y no una propiedad del sol mismo. Por consiguiente, sería no solo más conveniente, sino también más correcto, aplicar esta notación directamente, en lugar de hablar de una temperatura ficticia del sol, a la cual solo se le puede dar un sentido mediante la introducción de un supuesto que no se cumple en la realidad.
Medidas del brillo de la luz monocromática han conducido recientemente a L. Holborn y F. KurlbaumL. Holborn und F. Kurlbaum, Annal. d. Physik 10, p. 229, 1903. a introducir el concepto de temperatura "negra" de una superficie radiante. La temperatura negra de una superficie radiante se mide por el brillo de los rayos que emite. Es, en general, distinta para cada rayo de color, dirección y polarización definidos que emite la superficie y, de hecho, representa meramente la temperatura de dicho rayo. Está determinada, según la ecuación [eqn:(136)] (136), por su brillo (intensidad específica), , y su frecuencia, , sin ninguna referencia a su origen y estados previos. La forma numérica definitiva de esta ecuación se dará más adelante en [sect:166.] la Sec. 166. Dado que un cuerpo negro tiene el máximo poder emisivo, la temperatura de un rayo emitido nunca puede ser mayor que la del cuerpo emisor.