Por qué palabras como infrarrojo se escriben con erre doble

Sabemos que cuando una palabra comienza por erre, no se escribe doble aunque el sonido sea siempre /rr/ y no /r/, como en rodilla, que se pronuncia [rrodílla] (como en burro [búrro]) y no [rodílla] (como en toro [tóro]).

¿Por qué palabras como infrarrojo se escriben con erre doble? Es muy sencillo, en realidad.

Esta regla de escribir únicamente una erre para el sonido /rr/ se aplica en todos los casos en los que la erre se encuentre al comienzo de la palabra. Pero no en el resto de situaciones, donde la regla ya no tiene razón de ser.

Por ejemplo, cuando a las palabras que comienzan por erre se les aplica un prefijo o elemento compositivo (y se convierten así en palabras compuestas), como contrarreloj, irracional, matarratas...

En estos casos la erre, y el sonido /rr/ que representa, se encuentra entre otras letras y sonidos, por lo que debe escribirse siempre erre doble para mantener el sonido /rr/; de lo contrario, se pronunciaría /r/.

Por ejemplo, agreguemos el prefijo infra- al vocablo rojo para crear una palabra nueva:

infra- + rojo = infrarrojo [infrarrójo]

No es correcto escribir *infrarojo sencillamente porque se pronunciaría [infrarójo] (con sonido /r/ como en viral [birál]), lo cual no existe.

contra- + reloj = contrarreloj

i- + racional = irracional

mata- + ratas = matarratas

Lo mismo ocurre, evidentemente, cuando un prefijo o elemento compositivo acabado en -r se une al vocablo que comienza por r-:

super- + rápido = superrápido

Véase también
Prefijos (simple)
Prefijos: normas y excepciones
La letra erre en el Diccionario panhispánico de dudas en línea