Температуру, характеризующую состояние оптически тонкой плазмы в условиях локального термодинамического равновесия, можно определить, если измерить интенсивность какой - либо из излучаемых плазмой спектральных линий l в абсолютных единицах по формуле:

где величины N₀, g_k, g₀, g_i, A_ki, h, n_ki, E_k берутся соответственно для переходов в атоме, ионе или молекуле. Однако точное измерение абсолютных интенсивностей спектральных линий связано с большими экспериментальными трудностями. Кроме того, во многих случаях известны только относительные значения вероятностей переходов. В основу метода измерения температуры плазмы, разработанного Л.С. Орнштейном, положено спектроскопическое определение температуры по измерениям относительных интенсивностей спектральных линий. Это дает возможность избежать измерения абсолютных значений и не требует знания абсолютных величин концентраций атомов или ионов. Суть метода состоит в следующем. Рассматриваются две спектральные линии, возникающие при переходе между возбужденными   уровнями   ki и l m одного сорта частиц (атомов, ионов данной кратности и т. д.). Если заселенности всех этих уровней удовлетворяют распределению Больцмана с одной и той же температурой возбуждения Т_е, то, записав выражение (11) для обеих линий и комбинируя их, получим отношение в виде :

где l_ki и l_lm - длины волн выбранных спектральных линий. Здесь учтено, что основное состояние для данных частиц одного сорта одно и то же. Измерив относительные интенсивности двух линий, используя формулу (12), можно вычислить электронную температуру.

Оценим точность нахождения температуры. Продифференцировав (12), имеем :

откуда видно, что точность нахождения T_e тем выше, чем больше разность энергий верхних уровней : E_ki- E_lm.