紅外波段的地球圖像顯示了世界各地的相對溫度
紅外線(IR)，或紅外光，是一種肉眼看不見的輻射能，但我們可以感受到熱。宇宙中的所有物體都會發出一定程度的紅外輻射，但其中兩個最明顯的輻射源是太陽和火。
紅外是一種電磁輻射，是原子吸收並釋放能量時產生的連續頻率。電磁輻射從最高頻率到最低頻率包括伽馬射線、x射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。這些類型的輻射共同構成了電磁波譜。
據美國宇航局稱，英國天文學家威廉·赫歇爾於1800年發現了紅外光。在一個測量可見光譜中不同顏色之間溫度差異的實驗中，他把溫度計放在可見光光譜中每種顏色的光路中。他觀察到溫度從藍色上升到紅色，他發現在可見光譜的紅色端之外還有一個更溫暖的溫度測量值。
在電磁光譜中，紅外線的頻率高於微波，低於紅光，因此得名“紅外線”。根據加州理工學院的研究，紅外線的輻射波比可見光的輻射波要長。據美國宇航局稱，紅外頻率範圍從3千兆赫到400太赫茲，波長估計在1000微米到760納米之間，儘管這些值還不確定。
與可見光光譜相似，紅外輻射也有自己的波長範圍，從紫色(可見光波長最短)到紅色(波長最長)不等。較短的“近紅外”波，在電磁光譜上更接近可見光，不釋放任何可檢測的熱量，是電視遙控器用來切換頻道的。據美國航天局稱，較長的“遠紅外”波更接近電磁頻譜上的微波部分，可以感受到強烈的熱量，比如來自陽光或火的熱量。
紅外輻射是熱量從一個地方轉移到另一個地方的三種方式之一，另外兩種是對流和傳導。任何溫度高於5開爾文(零下268攝氏度)的物體都會發出紅外輻射。根據田納西大學的研究，太陽以紅外線的形式釋放出其總能量的一半，而恆星的大部分可見光則以紅外線的形式被吸收和重新發射。
家庭使用
我們的家用電器，比如加熱燈和烤麵包機使用紅外輻射來傳遞熱量。工業加熱器，如用於乾燥和固化材料的加熱器也是如此。根據美國環境保護署的數據，白熾燈只將10%左右的電能轉化為可見光，其餘90%轉化為紅外線輻射。
紅外激光器可用於幾百米以外的點對點通信。電視遙控器依靠紅外輻射，根據物體的工作原理，從發光二極管(LED)向電視的紅外接收器發射紅外能量脈衝。接收器將光脈衝轉換成電信號，指示微處理器執行程序指令。
紅外傳感
紅外光譜最有用的應用之一是傳感和檢測。地球上的所有物體都以熱的形式發出紅外輻射。這可以通過電子傳感器檢測到，比如夜視鏡和紅外攝像機中使用的傳感器。
根據加州大學伯克利分校(UCB)的研究，這種傳感器的一個簡單例子是測輻射熱計，它由一個在焦點上帶有熱敏電阻的望遠鏡組成。如果一個溫暖的物體進入這個儀器的視野，熱量會使熱敏電阻上的電壓發生可檢測的變化。
夜視攝像機使用的是一種更為複雜的輻射熱計。這些相機通常包含電荷耦合器件(CCD)成像芯片，對紅外線很敏感。CCD形成的圖像可以在可見光下再現。這些系統可以做得足夠小，可以用於手持設備或可穿戴夜視鏡。該相機也可以用於槍瞄準具或沒有額外的紅外激光瞄準。
紅外光譜測量特定波長材料的紅外輻射。當電子在軌道或能級之間轉換時，光子被分子中的電子吸收或發射，物質的紅外光譜將顯示出特徵的下降和峰值。這些光譜信息可以用來鑑別物質和監測化學反應。
根據密蘇里州立大學物理學教授的說法，紅外光譜，如傅里葉變換紅外光譜(FTIR)，在許多科學應用中是非常有用的。這些包括分子系統和二維材料的研究，如石墨烯。
紅外天文學
加州理工學院將紅外天文學描述為“對宇宙中物體發出的紅外輻射(熱能)的探測和研究”。紅外CCD成像系統的發展使我們能夠詳細地觀察空間中紅外源的分佈，揭示星雲、星系中的複雜結構和宇宙的大尺度結構。
紅外波段的獵戶座大星雲
紅外天文觀測的優點之一是它可以探測到溫度太低而不能發射可見光的物體。這導致了先前未知物體的發現，包括彗星、小行星和纖細的星際塵埃雲，它們似乎在整個星系中普遍存在。
密蘇里州立大學天文學教授稱，紅外天文學在觀測冷分子氣體和確定星際介質中塵埃顆粒的化學組成方面特別有用。這些觀測是使用對紅外光子敏感的特殊CCD探測器進行的。
紅外輻射的另一個優點是波長更長，這意味著它不像可見光那樣散射那麼多。雖然可見光可以被氣體和塵埃粒子吸收或反射，但較長的紅外波只會繞過這些小障礙物。由於這一特性，紅外可以用來觀察被氣體和塵埃遮蔽的物體。這些天體包括嵌在星雲或地球星系中心的新形成的恆星。
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