Il bolometro è uno strumento molto semplice: è costituito da una lamina metallica sottilissima inserita in un circuito elettrico. La lamina è rivestita di nerofumo, cioè di polvere finissima di carbonio, che, investita da una radiazione E (visibile o invisibile), si riscalda; la variazione di temperatura fa variare la resistenza elettrica del circuito. La variazione si misura sotto forma di intensità di corrente (per esempio) e si ottiene una legge del tipo i = i(E).
Se lo strumento è tarato, consente di misurare non solo l'energia di un fascio composito di radiazione, ma addirittura di esaminare il contributo di ciascuna porzione di radiazione, per cui per esempio si può misurare quanto vale l'energia trasportata da un raggio verde o blu(*). Il rivestimento nero serve per rendere il bolometro perfettamente assorbente rispetto alla radiazione incidente.
Chiamando DW la differenza di energia posseduta da un elettrone che salta da un livello all'altro(**) (energia "emessa" quando l'elettrone si sposta verso il nucleo, "assorbita" quando si sposta verso l'esterno) si ha: DW = h f dove f è la frequenza della radiazione e h è la costante di Planck che vale h = 6,54 * 10-27 [erg.s] = 6,54 * 10-34 [J.s](***). Invece la lunghezza d'onda l della radiazione, detta c la velocità della luce, è data da l = c / f e quindi si ottiene l = h * c / DW. Da questa relazione si ricava l'energia che ciascuna onda può "trasportare" sul bolometro e perciò quella che "può" essere raccolta dal pannello solare.
Detto e l'irradiamento specifico (cioè l'energia posseduta da una radiazione di lunghezza d'onda l prestabilita) si ottiene la formula di Planck per il corpo nero:
e(l) = ( h * c2 / l5 ) * [ -1 + e( N / R * T * c ) ]
nella quale N=60,6*1022 è il numero di Avogrado e R=83*106 è la costante dei gas riferita alla grammo-molecola.
(*) Vedi Pannello solare nota(***).
(**) I livelli sono indicati con le lettere K L M N O, dall'interno verso l'esterno.
(***) L'erg è una unità di misura del lavoro dell'antico sistema di unità di misura denominato cgs (centimetro, grammo massa, secondo), adoperato per esprimere quantità piccole; esso vale 1 dina per cm, essendo la dina l'unità di misura della forza: 1 dina = 1 gcm / s2. Quindi si ottiene: 1 dina = 1 / 1.000*1 / 100 N = 1.10-5 N; 1 erg = 1/100*10-5 N.m = 1*10-7 J.