红外光谱产生的原理
红外光谱（infrared spectroscopy）是一种广泛应用于化学、物理
和生物学研究中的分析手段。

它通过测量物质在红外辐射区域的吸收和散
射来获取有关物质分子结构、化学键性质和功能团的信息。

红外光谱产生
的原理主要涉及分子的振动运动和相互作用。

红外辐射是电磁辐射谱中的一个特定区域，其波长范围为
0.78~1000μm。

这个区域对应于大约12.8THz至300GHz的频率范围。

红
外辐射相对于可见光有较长的波长，导致其具有较低的能量。

红外光谱仪
使用红外辐射源产生红外光，并使用检测器来测量样品与辐射之间的相互
作用。

分子的振动运动是产生红外光谱的基础。

在固态、液态和气态分子中，原子围绕平衡位置振动，从而具有一系列特定的振动频率。

根据量子力学
的原理，这些振动可以被视为相互作用的谐振子。

根据谐振子的原理，分
子的振动可分类为拉伸振动（stretching vibration）和弯曲振动（bending vibration）。

拉伸振动是由于原子的相对位置增加或减小，
而弯曲振动是由于原子所占空间的相对变化。

当红外辐射通过样品时，红外光谱仪会记录不同波长的辐射的吸收强度。

能量与频率成反比，因此，红外波长的增加导致辐射能量的降低。

辐
射的频率与样品中发生的振动频率相匹配时，分子吸收辐射能量。

这导致
分子的振动激发，从而改变其能级分布。

未吸收的辐射则传递到检测器，
形成光谱图。

红外光谱图是吸收强度与波数的函数。

波数是红外光谱的横坐标，定
义为波长的倒数。

波数是以cm⁻¹为单位的，反映了分子中不同振动的频率。

典型的红外光谱图包含许多吸收峰，每个峰代表样品中的一个特定振动。

这些峰可以进一步分析，从而确定分子中特定的化学键类型和功能团。

红外光谱除了提供有关分子的振动信息外，还可以提供一些其他相关
信息。

例如，不同分子具有不同的红外光谱指纹，因此可以用于鉴定物质。

此外，红外光谱还可以用来检测样品中的功能团和官能团，并提供有关它
们的相对丰度和结构的信息。

总之，红外光谱产生的原理是基于分子的振动运动和与红外辐射的相
互作用。

通过测量红外辐射的吸收和散射，在红外光谱中可以得到有关分
子结构、化学键类型和功能团的信息。

这使得红外光谱成为分析化学领域
中非常重要和有用的研究工具。