For at forstå principperne for nattesynsapparater skal man først forstå principperne for lys. En lysbølges energi er relateret til dens bølgelængde: Jo kortere bølgelængde, jo højere energi. I synligt lys har violet lys den højeste energi, mens rødt lys har den laveste. Ved siden af det synlige lys spektrum er det infrarøde spektrum. Infrarød stråling er opdelt i tre kategorier:
Nær-infrarød (Nær IR) – Nær-infrarød stråling støder op til synligt lys med et bølgelængdeområde på 0,7-1,3 mikrometer (1 mikrometer er lig med en milliontedel af en meter).
Mid-infrarød (Mid IR) – Mid-infrarød stråling har et bølgelængdeområde på 1,3-3 mikrometer. Nær-infrarød og melleminfrarød stråling bruges i forskellige elektroniske enheder, såsom fjernbetjeninger.
Termisk infrarød (Thermal IR) – Termisk infrarød stråling optager den største del af det infrarøde spektrum med et bølgelængdeområde på 3-30 mikrometer.
Den største forskel mellem termisk infrarød stråling og de to andre typer er, at termisk infrarød stråling udsendes af genstande, ikke reflekteres fra dem. Objekter udsender infrarød stråling, fordi deres atomer undergår visse ændringer.
