Généralités.
Le domaine de l'infrarouge est beaucoup plus étendu que celui de la lumière visible puisqu'il va de 780 nm à 300 000 nm environ. Tout au long de cette vaste gamme, les radiations présentent des propriétés fort différentes mais aucune d'entre elles ne peut agir directement sur les surfaces sensibles argentiques « normales » : en effet, aucun photon infrarouge ne transporte une énergie suffisante pour produire spontanément une image latente. En revanche, la sensibilité « naturelle » des capteurs électroniques s'étend assez loin dans le proche infrarouge, ce qui n'est pas sans conséquences, comme nous le verrons plus loin. 
L'infrarouge constitue une partie très importante du rayonnement émis par le Soleil, les sources lumineuses à incandescence et les arcs électriques. Pour les éclairagistes, ce rayonnement correspond à une forte perte énergétique puisqu'il n'est pas perceptible par l’œil humain. D'autres sources lumineuses comme les lampes au sodium, les tubes fluorescents ou les diodes électroluminescentes offrent de ce point de vue un rendement lumineux bien supérieur. Rappelons que le rendement lumineux s'obtient en faisant le rapport du flux lumineux émis par une source donnée et de la puissance fournie à cette source ; il s'exprime donc en lumens par watt (lm/W) dans le système international, contrairement à la conception habituelle du rendement mécanique, qui correspond à un nombre sans dimension.
Il est a priori beaucoup plus facile de photographier dans le domaine de l'infrarouge que dans celui de l'ultraviolet. En effet, pratiquement tous les objectifs courants sont transparents pour ce rayonnement, tandis qu'ils sont généralement opaques pour le moyen ultraviolet qui ne peut donc être enregistré qu'à l'aide d'objectifs spéciaux très coûteux. Le proche ultraviolet, quant à lui, traverse relativement bien les objectifs simples mais il est généralement arrêté par les multiples lentilles de verres complexes qui entrent dans la formule optique des objectifs à focale variable. En fait, le proche ultraviolet se comporte essentiellement comme une lumière indésirable qui augmente le voile atmosphérique, diminue les contrastes des clichés, et dont il faut contrecarrer les effets au moyen de filtres appropriés.
Pendant très longtemps, la photographie dans le domaine de l'infrarouge n'a pas été possible, pas plus d'ailleurs que celle du rouge. Il faut utiliser des émulsions spéciales pour enregistrer une partie de ce spectre invisible, très limitée du côté des plus courtes longueurs d'onde et donc situées dans le domaine qu'il est convenu d'appeler « proche infrarouge ». La sensibilisation de ces émulsions se fait grâce à des colorants de synthèse spéciaux tels que les néocyanines et les cryptocyanines qui permettent d'atteindre 800 à 900 nm. Avec d'autres produits comme les tétra et pentacarbocyanines cette limite est repoussée vers 1 000 nm mais la manipulation des émulsions devient alors très délicate et leur conservation doit se faire à la température de la neige carbonique, soit environ -70 °C. De plus, certaines de ces émulsions « extrêmes » doivent être hypersensibilisées avant usage dans une solution froide d'ammoniaque diluée.
Historique.
Les premiers films noir et blanc sensibles au proche infrarouge ont été fabriqués dans les années 1910. C'est à partir de la seconde guerre mondiale, à la demande de l'armée de l'air états-unienne, que sont apparues les premières pellicules infrarouge couleur. Il s'agissait alors de repérer les camouflages des armées ennemies, en profitant du fait que l'arrêt de la circulation de la sève dans les branchages provoque une modification de la réflexion des rayonnements infrarouges par la chlorophylle. De même, une peinture verte utilisée pour réaliser un décor de feuillages peint a toutes les chances de présenter un spectre de réflexion très différent de celui d'un vrai feuillage. Si ces différences sont ignorées de l’œil humain en raison de ses limites de perception, elles ne le sont pas pour les films et les capteurs électroniques.
Les films infrarouge noir et blanc ne traduisent ces variations de réflexion que par des différences de densité souvent très difficiles à interpréter. En revanche les films infrarouge couleurs permettent de les mettre en évidence beaucoup plus facilement. 
Divers films infrarouge ont été fabriqués par la suite pour des usages pacifiques dans des domaines tels que la biologie, l'agronomie, la géologie ou encore la cartographie, sans oublier l'exploitation artistiques des résultats souvent étranges procurés par la prise de vues infrarouge. La plupart des applications concernaient toutefois la photographie aérienne.
Les appareils numériques ont révolutionné la photographie infrarouge en fournissant aux amateurs et aux professionnels les moyens d'obtenir des effets spéciaux de façon relativement simple. Il se trouve que les capteurs CCD ou CMOS utilisés dans les appareils numériques sont naturellement sensibles au proche infrarouge ; ils présentent donc une sensibilité chromatique très différente de celle de l’œil humain moyen. Pour éviter que ce rayonnement vienne perturber l'enregistrement des images en provoquant l'apparition d'un « rendu » des valeurs et des couleurs non conforme à la vision humaine, les constructeurs munissent leurs capteurs d'un filtre de coupure passe-haut laissant passer la lumière visible mais arrêtant l'infrarouge. La sensibilité chromatique des capteurs est ainsi « bridée » pour « coller » au plus près à celle de la vision humaine.
Photographie infrarouge et thermographie.
Ces deux domaines souvent confondus à tort diffèrent entre eux de façon radicale.
Dans le cas de la photographie infrarouge, on utilise la lumière réfléchie par le sujet, qui doit donc être éclairé par une source extérieure telle que le soleil, une lampe, une bougie, un flash, etc. Les éléments de notre entourage, personnes, animaux, végétaux, objets divers, ne sont pas assez chauds, loin de là, pour émettre des flux lumineux significatifs dans le domaine du proche infrarouge. De ce fait, photographier un paysage nocturne en infrarouge, même lorsque la Lune est pleine, est absolument impossible.
Dans le cas de la thermographie, au contraire, on utilise les rayonnements émis par les éléments de la scène dont on souhaite obtenir des images. Les longueurs d'onde sont alors beaucoup plus grandes ; si l'on admet que la température externe du corps humain est voisine de 300K, cela signifie que nous émettons tous un rayonnement thermique dont le maximum se situe, d'après la loi de Wien, aux environs de 9 000 à 10 000 nm...
Extension du domaine de sensibilité et « glissement des couleurs ».
Les principes de base établis à l'apogée de la photographie argentique restent inchangés lors du passage aux techniques numériques.
Photographie en noir et blanc.
Dans le cas des films infrarouge noir et blanc, le domaine de sensibilité est seulement étendu par rapport à celui d'un film panchromatique traditionnel. En plus de la sensibilité habituelle au bleu, au vert et au rouge, ces films réagissent "en plus" au proche infrarouge, jusque vers 820 - 900 nm. Pour diminuer leur sensibilité à la lumière visible et donc augmenter plus au moins les effets relatifs du rayonnement infrarouge il faut donc utiliser des filtres optiques capables d'arrêter tout ou partie des rayonnements rouge, vert et bleu. L'effet est bien sûr maximal lorsque l'on utilise un filtre de coupure passe-bas arrêtant entièrement les radiations visibles et laissant passer uniquement l'infrarouge.
Avec un capteur numérique dont la sensibilité est étendue comme celle des films noir et blanc, les techniques de filtrage restent exactement les mêmes, à ceci près que si l'image a été enregistrées en couleurs, des modifications restent possibles par voie informatique.
Photographie en couleurs.
Le caractère trichrome de la vision humaine, reposant sur trois zones de sensibilité au rouge, au vert et au bleu ne permet pas d'ajouter un quatrième élément qui correspondrait à l'infrarouge, il faut donc sacrifier une des zones du spectre visible pour en ajouter une autre, invisible mais qui sera traduite par une fausse couleur pour que nous puissions l'observer. Le choix de cette fausse couleur est théoriquement arbitraire mais il ne faut pas perdre de vue que dans le cas des films, il s'agissait de répondre à des besoins précis, d'où le choix que nous allons décrire..
Le tableau ci-dessous montre comment s'opère le « glissement des couleurs ».
Le violet et le bleu sont délibérément sacrifiés, il faut se rappeler que le film infrarouge couleur est destiné à la photographie aérienne et que ces couleurs de faible longueur d'onde sont responsables de la plus grande partie de la diffusion et du voile atmosphérique ; c'est bien pourquoi on les élimine de façon quasi systématique en utilisant des filtres jaunes, orangés, voire rouge, pour les prises de vues en noir et blanc. On fait de même en photographie numérique, lorsque l'on transforme une image couleurs en image noir et blanc grâce à la technique du mélange de couches, qui donne des résultats très différents de ceux que l'on peut obtenir en se contentant d'une simple désaturation.
Dans le même esprit, le passage du vert au rouge se fait de façon relativement progressive, tandis que le passage du rouge à l'infrarouge est beaucoup plus brutal, nécessité de la détection oblige.
Le principe du glissement des couleurs reste vrai en numérique
Techniques argentiques.
On trouve actuellement un très petit nombre d'émulsions en noir et blanc et une seule émulsion en couleurs, car dans ce domaine aussi la photographie argentique est aujourd'hui supplantée par les techniques numériques.
Les films infrarouge noir et blanc.
Leur sensibilité s'étend jusque vers 900 nm, alors que les limites du spectre visible sont fixées conventionnellement à 780 nm, du côté du rouge extrême. Le film "Scienta" fabriqué par Agfa-Gevaert offrait une sensibilité jusqu'à 920 nm. On pouvait l'obtenir en bobines de 30 m. Kodak offrait les films "IR 135", vendu en cartouches de 20 poses, et "High Speed Infrared", en rouleaux de 30 m. Le film Orwo NJ 750 pouvait être obtenu en cartouches ou en rouleaux.
Il ne reste guère actuellement le film Rollei Infra Red 35mm, identique au film Maco 820C ; ce film est produit en Allemagne et peut être traité sans précaution spéciale dans n'importe quels produits pour le noir et blanc.
Les films infrarouge couleurs.
Les références des films couleurs inversibles Kodak pour la photographie dans l'infrarouge ont évolué au fil du temps : 2481, 8443, 2236, etc.
Le dernier films inversible en couleurs fabriqué par Kodak a pour référence Kodak Aérochrome III 8443. Sa production a été arrêtée mais mi-2012 il existe probablement encore un stock disponible. Ce film conçu pour la photographie aérienne est sensible jusqu'à 950 nm, ce qui interdit évidemment de l'utiliser en thermographie. L'infrarouge est traduit par du rouge, le rouge par du vert et le vert par du bleu. Le bleu est obligatoirement éliminé par un filtre jaune.
Particularités des films pour l'infrarouge et précautions d'emploi.
Conservation.
On conseille habituellement de conserver les films infrarouge au froid mais il semble bien, si l'on en croit certains utilisateurs avertis, que ces films ne sont en fait pas beaucoup plus exigeants que les autres de ce point de vue. Ce n'est pas une raison pour faire des stocks et laisser traîner les choses.
Granulation.
La granulation des films infrarouge est beaucoup plus élevée que celle des films ordinaires, il faut donc éviter les recadrages trop importants qui donneraient des images à structure grossière, et développer les films noir et blanc dans des révélateurs à grain fin.
Matériel de prise de vues.
Dans la plupart des cas, il ne pose aucun problème particulier ; cependant, des substances apparemment opaques comme le bois, le cuir, l'ébonite, peuvent laisser passer des quantités notables d'infrarouge. Théoriquement, seuls les appareils dont la chambre est entièrement métallique peuvent apporter une sécurité absolue pour éviter que le film soit voilé.
Seul problème vraiment important : les appareils dotés d'une mesure de l'avancement du film par diode infrarouge sont évidemment inutilisables.
Nécessité de filtres spéciaux.
Les films sensibles à l'infrarouge le sont également aux radiations visibles et il faut le savoir si l'on veut réaliser des images en utilisant, en plus de l'infrarouge, une partie plus ou moins étendue du spectre visible.
Les filtres Wratten 87, 87 C, 88 A et 89 B semblent pratiquement opaques en lumière visible mais coupent les radiations respectivement à 740, 800, 730 et 680 nm. Naturellement la sensibilité apparente des émulsions aux lumières ainsi filtrées est très variable et des essais sont nécessaires pour déterminer les bons réglages en vue d'une application donnée.
Les filtres Wratten sont d'une fabrication soignée mais se révèlent à l'usage extrêmement fragiles : ils craignent la poussière, les rayures, les empreintes digitales, les projections d'eau ou de salive, etc. Il faut donc les changer souvent si l'on en fait un usage habituel.
Il n'y a aucun intérêt à utiliser un film en couleurs pour enregistrer uniquement l'infrarouge car cela donnerait une image monochrome.
En-dehors des usages « normaux » des films infrarouge dans un but scientifique, il est évidemment permis de chercher à obtenir des effets spéciaux plus spectaculaires, essentiellement en couleurs.
Les films infrarouge en couleurs devraient en principe toujours être utilisés avec un filtre Wratten n° 12 pour éliminer complètement les radiations bleues. Rien n'interdit évidemment de passer outre, et d'une manière générale les résultats les plus intéressants sont obtenus en utilisant des filtres aux couleurs très saturées. Attention ! Intéressant ne veut pas dire prévisible... notez donc les divers paramètres de vos prises de vues pour ne pas les oublier.
Mise au point.
Les objectifs ne sont presque jamais corrigés pour l'infrarouge, même ceux dits « apochromatiques », et l'œil n'est d'aucun secours pour effectuer la mise au point puisqu'il ne perçoit pas ces radiations. En pratique l'image infrarouge se forme un peu plus loin que l'image visible par rapport à l'objectif, qui se comporte donc comme s'il avait une distance focale légèrement allongée (environ 0,5 %). Certains objectifs possèdent un repère spécial sur la bague de mise au point mais cette indication n'est pas forcément bonne car les divers films infrarouge n'ont pas tous les mêmes caractéristiques.
En pratique cette correction est peu importante et ne doit être appliquée que si l'on ne veut enregistrer que l'infrarouge ; en effet, si l'on cherche à obtenir des images en utilisant aussi une partie du spectre visible, l'application de la correction décalera la mise au point pour les images du rouge, du vert et du bleu.
Pour déterminer la correction exacte qui convient à un objectif donné, pour un film donné, il faut bon gré mal gré faire des essais. Il sera judicieux lors de cette opération de fixer également l'ouverture du diaphragme et de conserver toujours le même filtre, ce que l'on oublie trop souvent. Plus simplement, on peut considérer que l'allongement du tirage varie entre f/200 et f/400, f étant bien entendu la distance focale.
La mise au point automatique des boîtiers argentiques de dernière génération est à peu près inutilisable et il faut au moins pouvoir la débrayer ; à défaut, on tâchera de diaphragmer très fortement pour limiter les dégâts. Les objectifs modernes souvent dépourvus de toute échelle de distances sont difficilement utilisables en photographie infrarouge... Faut-il par ailleurs préciser à l'intention des masochistes qu'il est beaucoup plus rigolo d'étalonner un zoom qu'une focale fixe ?
La présence de filtres « noirs » ou très sombres sur l'objectif d'un appareil reflex mono-objectif empêche de viser de la manière habituelle. Il faut donc faire la mise au point en retirant les filtres, puis remettre ceux-ci en place avant la prise de vues. Cela devient vite fastidieux et l'on comprend facilement que photographier un sujet mobile dans ces conditions peut se révéler assez acrobatique. Les heureux possesseurs d'appareils reflex à deux objectifs sont nettement privilégiés par rapport au commun des mortels puisqu'ils peuvent utiliser les films infrarouge sans changer fondamentalement leurs habitudes : en effet, seul l'objectif de prise de vues est muni des filtres tandis que l'objectif de visée reste « nu ».
Détermination de l'exposition.
La sensibilité « nominale » des films infrarouge n'est pas d'un grand secours, surtout si l'on cherche à obtenir des effets spéciaux. L'emploi de filtres très denses qui éliminent presque entièrement le spectre visible provoque évidemment une augmentation considérable des temps de pose par rapport à la photographie conventionnelle. Par ailleurs, dans la mesure où l'infrarouge n'est pas perçu par l'œil, aucune évaluation visuelle n'est possible. Pour compliquer le tout, la proportion d'infrarouge contenue dans la lumière naturelle est extrêmement variable en fonction de l'heure, de la présence de nuages ou de brume, etc. et les lampes à incandescence en émettent relativement beaucoup plus.
Faute de moyens de mesure appropriés, la seule solution consiste à faire des essais ou à multiplier les poses, que l'on fera comme d'habitude varier en progression géométrique de raison 2, par exemple 1 s, 2 s, 4 s, 8 s, etc. Les posemètres ordinaires ne peuvent donner que des indications très approximatives mais on peut parfois s'en servir à condition d'apprendre à interpréter leurs indications.
L'idée qui consisterait à munir de filtres destinés à l'infrarouge (Wratten 89 par exemple) un appareil argentique ou un appareil numérique, dans le but de faire des comparaisons ou d'établir des proportions, mérite d'être oubliée définitivement car les caractéristiques des divers systèmes sont bien trop différentes.
Attention aux indications des posemètres ! Les cellules au silicium sont naturellement sensibles à l'infrarouge mais pour éviter tout problème lors des prises de vues « normales », elles sont munies de filtres qui arrêtent ce rayonnement. Il s'en suit que leurs indications ne sont pas fiables pour le type de photos qui nous intéresse ici.
Traitement des films.
Les fabricants préconisent généralement des produits appropriés au développement et il est impératif de les utiliser dans le cas des films en couleurs. Cependant, tous les révélateurs classiques peuvent a priori convenir pour les films négatifs noir et blanc. Comme nous l'avons dit plus haut, la granulation est importante et les révélateurs à grain fin seront donc préférés aux autres. On peut également pratiquer une désensibilisation avant le traitement. Le fixage et le lavage n'appellent aucune remarque particulière.
Comme d'habitude, le contraste du film est influencé par la durée du développement. Pour les paysages et les vues aériennes, il faudra donc penser à développer un peu plus longuement que pour les sujets photographiés de près, qui sont par nature plus contrastés.
Utilisation des appareils numériques.
Il existe ici une sorte de paradoxe : les capteurs d'images CCD, CMOS ou autres sont naturellement sensibles à l'infrarouge et donc inutilisables sans précautions spéciales, puisque leur « vision », plus précisément leur sensibilité spectrale, est très différente de celle de l’œil humain. C'est pourquoi on les équipe systématiquement d'un filtre de coupure de type passe-bas qui laisse passer les rayonnements de faibles longueurs d'onde correspondant à la lumière visible et arrêtent ceux de plus fortes longueurs d'onde correspondant à l'infrarouge. La limite se situe vers 780 nm.
En 2007, le seul appareil numérique directement utilisable en photographie infrarouge est le Fujifilm FinePix IS Pro UVIR, non commercialisé en France.
En 2012 diverses sociétés proposent des appareils numériques de type reflex ou bridge, dont le filtre passe-bas a été modifié. modifier un appareil numérique pour accéder à l'infra rouge et ce sur plusieurs marques d'appareils photographiques. Astreos en Europe et Maxmax aux États-Unis effectuent ces modifications.
En 2010 on trouve aussi un appareil destiné à la thermographie, le NEC Thermo Shot F30, dont la sensibilité spectrale s'étend de 8 à 13 µm.
Applications de la photographie dans l'infrarouge.
Cette partie est essentiellement consacrée aux applications de type scientifique ou technique mais on peut aussi sortir des sentiers battus et des modes d'emploi standard.
Paysage et photographie aérienne.
Les émulsions sensibles à l'infrarouge permettent de diminuer dans une large mesure les effets du voile atmosphérique dû aux poussières et aux minuscules gouttelettes d'eau présentes dans les atmosphères brumeuses. Ceci s'explique par le fait que la diffraction et la diffusion de la lumière par ces particules sont d'autant plus intenses que la longueur d'onde est plus courte. Il s'ensuit que les lointains apparaissent avec beaucoup plus de netteté que sur des photographies « normales ». Cet effet déjà visible en photographiant à travers un filtre orangé ou un filtre jaune est nettement accentué grâce aux filtres « noir s» qui autorisent parfois l'enregistrement de montagnes situées à plusieurs centaines de km.
Les paysages photographiés en infrarouge prennent souvent des allures très inhabituelles, qui peuvent aller de la catastrophe à la féerie selon les cas. Le ciel bleu et l'eau, qui renvoient très peu d'infrarouge, sont rendus par des valeurs très sombres, parfois presque noires, de sorte que certains photographies semblent faites au clair de Lune. Le rendu des nuages, en revanche, devient très vigoureux. La lumière diffusée par le ciel est également éliminée et les ombres deviennent très denses. Inversement, la chlorophylle renvoie très bien l'infrarouge, de sorte que les prairies verdoyantes et les feuillages des arbres sont rendus par des tons très clairs et prennent parfois un aspect « givré ».
Ces effets peuvent être simulés : à partir de photographies en couleurs banales, grâce à certains filtres informatiques, on peut obtenir des images d'aspect insolite mais qui ne sont évidemment pas de véritables photographies en infrarouge.
Photographie dans l'obscurité.
Il est possible d'éclairer une pièce obscure à l'aide d'un rayonnement infrarouge et les prises de vues peuvent alors être faites sans aucun filtre, ce qui permet d'obtenir une sensibilité apparente plus élevée qu'en plein jour. Des lampes spéciales peuvent être utilisées mais des objets suffisamment chauds, comme des fers à repasser électriques réglés à la température maximale, font parfaitement l'affaire à condition d'opérer en pose longue. Les lampes-éclair magnésiques enfermées dans une enceinte munie d'un filtre donnaient de très bons résultats mais les flashes électroniques n'émettent que très peu de proche infrarouge et ne sont donc pas recommandés.
Un seul flash électronique a été conçu spécialement pour la photographie infrarouge, le Sunpak Nocto 400.
Portraits et nus.
La photographie des portraits et des nus pose des problèmes car tous les défauts de la peau et les tracés des vaisseaux sanguins superficiels apparaissent exagérés. Les peaux noires paraissent blanches.