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红外线又称热射线，是由英国德裔科学家F.W.赫歇尔（Friedrich William Herschel）在1800年发现的。红外线实质上是一种电磁波，与γ射线、X射线、紫外线、可见光、微波、无线电波等一样，是分处在不同波段的电磁波。电磁波谱分布图如图2-1所示。
图2-1 电磁波谱分布图
由电磁波谱分布图可知，红外线介于可见光与微波之间，其光谱范围为0.78～1000μm，频率介于3×10 11 ～4×10 14 Hz。为了研究不同红外波段的特性，根据不同的波长范围，红外线可以进一步分为近红外线（0.78～3μm）、中红外线（3～6μm）、中远红外线（6～25μm）、远红外线（25～1000μm）。研究发现，自然界中的所有物体，只要温度高于绝对零度，即-273.15℃，都会向周围辐射能量。物体在对外发出热辐射的同时也不断吸收周围物体投射到它上面的热辐射，并把吸收的辐射能重新转变成热能。辐射换热为物体之间相互辐射和吸收的总效果。一般工程上所指的热辐射包括可见光、部分紫外线和红外线。
由于红外辐射是一种电磁波辐射，因此它具有波动性和粒子性两个特性。在波动性方面，红外辐射存在吸收、反射和透射等现象；在粒子性方面，红外辐射会以光量子的形式被物体吸收和发射。
当热辐射的能量投射到物体表面时，会发生吸收、反射和透射现象。其中热辐射的反射现象与可见光类似，分为镜面反射和漫反射。当表面的不平整尺寸小于投入辐射的波长时会形成镜面反射，此时入射角等于反射角。高度磨光的金属板会形成镜面反射。当表面的不平整尺寸大于投入辐射的波长时一般会形成漫反射，这时从某一方向投射到物体表面的辐射会向空间各方向反射出去。假设外界投射到物体表面的总能量为 Q ，被物体吸收的部分记为 Q α ，被物体反射的部分记为 Q ρ ，穿透物体的部分记为 Q τ 。由能量守恒定律得
或
投射到物体上被吸收的热辐射能与投射到物体上的总热辐射能之比，称为该物体的吸收比或吸收率，记为 α ，则有
投射到物体上被反射的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，称为该物体的反射比或反射率，记为 ρ ，则有
类似地，投射到物体上穿透物体的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，称为该物体的透射比或透射率，记为 τ ，则有
因此，式（2-2）可改写为
当辐射能进入固体或液体表面后，在一个极短的距离内就能被吸收完。因此，固体和液体上的热辐射是表面辐射，红外线是不能穿过固体或液体的。对于固体和液体有 α + ρ =1，所以，就固体和液体而言，吸收能力大的物体其反射本领小。
辐射能投射到气体上时，情况与投射到固体或液体上不同。气体对辐射能几乎没有反射能力，可以认为反射率 ρ =0，故有 α + τ =1。气体对热射线的吸收和穿透是在空间中进行的，其自身的辐射也是在空间中完成的。因此，气体的热辐射是容积辐射。
不同物体的吸收率、反射率和透射率因具体条件不同而差别很大，给热辐射的计算带来了很大困难。为使问题简化，本节定义了一些理想物体。
（1）白体：反射率 ρ =1的漫反射的物体叫作绝对白体，简称白体。
（2）镜体：反射率 ρ =1的镜面反射的物体叫作镜体。
（3）透明体：透射率 τ =1的物体叫作绝对透明体，简称透明体。
（4）黑体：吸收率 α =1的物体叫作绝对黑体，简称黑体。
（5）灰体：如果某一物体的单色吸收率与投射到该物体的辐射能的波长无关，即 α =常数，则称该物体为灰体。