当材料表面变得粗糙时，由于热辐射在粗糙表面微观结构内的多次反射和散射，其发射率会增加。粗糙度对低发射率金属影响较大，但对已经高发射率的介电质影响较小。光滑的表面反射更多入射辐射，减少吸收和发射的辐射量。相比之下，粗糙的表面会产生众多微观腔体，捕捉辐射，增加吸收和再发射。这种效应在金属中尤为明显，抛光表面因高反射率而发射率较低。随着粗糙度增加，有效发射表面积增加，允许更多能量辐射。此外，表面不规则性会干扰镜面反射，将其转化为漫反射，从而增强能量吸收并减少外部反射造成的损失。在微观尺度上，粗糙表面还可能改变材料的光学性质，影响其与红外辐射的相互作用。这种增强的吸收、多重内部反射和增加的表面积相结合，导致整体发射率更高。
图中，金属表面粗糙度变化的示例发射率随波长变化。图中比较了四种表面条件：镜面抛光金属（黑色线）、机械加工金属表面（紫色线）、涂层或氧化表面（橙色线），以及喷射或粗糙表面（黄色线）。