Aby zrozumieć zasady działania noktowizorów, należy najpierw zrozumieć zasady działania światła. Energia fali świetlnej jest powiązana z jej długością fali: im krótsza długość fali, tym wyższa energia. W świetle widzialnym najwyższą energię ma światło fioletowe, a najniższą światło czerwone. Obok widma światła widzialnego znajduje się widmo podczerwieni. Promieniowanie podczerwone dzieli się na trzy kategorie:
Bliska-podczerwień (bliska podczerwień) – promieniowanie-bliskiej podczerwieni sąsiaduje ze światłem widzialnym i ma długość fal w zakresie 0,7–1,3 mikrometra (1 mikrometr równa się jednej milionowej metra).
Średnia-podczerwień (średnia podczerwień) – promieniowanie średniej-podczerwieni ma długość fali w zakresie 1,3-3 mikrometrów. Promieniowanie bliskiej-podczerwieni i średniej podczerwieni jest wykorzystywane w różnych urządzeniach elektronicznych, takich jak piloty zdalnego sterowania.
Termiczna podczerwień (Thermal IR) – Termiczne promieniowanie podczerwone zajmuje największą część widma podczerwieni i ma długość fali w zakresie 3–30 mikrometrów.
Główna różnica między termicznym promieniowaniem podczerwonym a pozostałymi dwoma typami polega na tym, że termiczne promieniowanie podczerwone jest emitowane przez obiekty, a nie odbijane od nich. Obiekty emitują promieniowanie podczerwone, ponieważ ich atomy ulegają pewnym zmianom.
