許多由異原子組成的具有偶極距的氣體分子，如CO2、CO、H2O、SO2、N2O、NH3等，在波長2.5～25微米的中段紅外光區都有特異的吸收帶，紅外光經過上述氣體分子時，與氣體分子振動頻率相等能夠形成共振的紅外光，便被氣體分子吸收，使透過的紅外光能量減少，被吸收的紅外光能量的多少與該氣體的吸收系數(K)、氣體濃度(C)和氣層的厚度(L)有關，并服從朗伯-比爾定律：
E=Eoe
式中：Eo-入射光能量；E-透射光能量。
CO2在中段紅外光區的吸收帶有4處，吸收峰分別在波長2.69、2.77、4.26和14.99μm處，其吸收率分別為0.54%、0.31%、23.2%和3.1%。其中峰值為4.26μm的吸收波長最強，且不與H2O的吸收帶重疊，而2.69和2.77μm的吸收帶則與H2O的吸收相重疊。
H2O吸收紅外線的最大吸收峰值為2.59μm，同樣的原理應用紅外線技術可以準確地測量氣體中水分的含量。