大气传输过程
大多数红外系统必须通过地球大气才能观察到目标，从设计者角度看是不利的。因为从目标来的辐射功率在到达红外传感器前，会被大气中某些气体有选择地吸收，大气中悬浮微粒能使光线散射，吸收、散射虽然机理不同，其作用结果均使辐射功率在传输过程中发生了衰减。另外，大气路径本身的红外辐射与目标辐射相叠加，将减弱目标与背景的对比度。
由于大气湍流能引起空气温度、湿度和密度的波动，因而也引起折射率的波动，造成光束的传播方向、相位和偏振的抖动以及光束强度闪烁，本章节暂不讨论这方面内容。吸收系数、散射系数，均随波长而变化。
大气吸收
在红外波段，吸收比散射严重得多。大气含有多种气体成份，根据分子物理学理论，吸收是入射辐射和分子系统之间相互作用的结果，而且仅当分子振动（或转动）的结果引起电偶极矩变化的，才能产生红外吸收光谱。由于地球大气层中含量最丰富的氮、氧、氩等气体分子是对称的，它们的振动不引起电偶极矩变化，故不吸收红外。大气中含量较少的水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷、氧化氮、一氧化碳等非对称分子，振动引起的电偶极矩变化能产生强烈红外吸收。 红外测温仪
下图为海平面上约2公里的水平路径所测得的大气透过曲线，图的下部表示了水蒸汽、二氧化碳和臭氧分子所造成的吸收带。由于低层大气的臭氧浓度很低，在波长超过1微米和高度达12公里的范围内，意义最大的是水汽和二氧化碳分子对辐射的选择性吸收，如二氧化碳在2.7、4.3和15微米有较强的吸收带。
