由于物質(zhì)吸收紅外光的能量，引起分子中振動轉(zhuǎn)動能級的躍遷而產(chǎn)生紅外吸收光譜。紅外光譜圖中吸收譜帶的位置與強(qiáng)弱是由分子集團(tuán)的震動方式?jīng)Q定的，一般極性強(qiáng)的分子或基團(tuán)吸收譜帶的強(qiáng)度都比較大，而極性比較弱的分子或基團(tuán)吸收譜帶的強(qiáng)度比較弱。由于分子內(nèi)和分子間相互作用，有機(jī)官能團(tuán)的特征頻率會由于官能團(tuán)所處的化學(xué)環(huán)境不同而發(fā)生微細(xì)變化，這為研究表征分子內(nèi)、分子間相互作用創(chuàng)造了條件。紅外吸收光譜分析方法主要是根據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對振動和分子轉(zhuǎn)動等信息進(jìn)行測定。
紅外光譜儀可以研究分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，如力常數(shù)的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構(gòu)型。根據(jù)所得的力常數(shù)可推知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，由簡正頻率計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等。分子中的某些基團(tuán)或化學(xué)鍵在不同化合物中所對應(yīng)的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機(jī)官能團(tuán)例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機(jī)官能團(tuán)，這為zui終確定未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
紅外光譜儀在化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用是多方面的，不僅用于分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究，如確定分子的空間、構(gòu)型，求出化學(xué)鍵的力常數(shù)，鍵長和鍵角等，而且紅外光譜儀廣泛的用于化合物的定性，定量分析和化合物反應(yīng)機(jī)理研究等。廣泛用于染織工業(yè)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)、無機(jī)和配位化學(xué)基礎(chǔ)研究、半導(dǎo)體材料、日用化工等研究領(lǐng)域。
紅外光譜儀與其它多種測試手段聯(lián)用衍生出許多新的分子光譜領(lǐng)域，例如，色譜技術(shù)與紅外光譜儀聯(lián)合為深化認(rèn)識復(fù)雜的混合物體系中各種組份的化學(xué)結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機(jī)會;把紅外光譜儀與金相顯微鏡方法結(jié)合起來，形成紅外成像技術(shù)，用于研究非均相體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)，還有手持式光譜儀與紅外光譜儀的結(jié)合等由于紅外光譜能利用其特征譜帶有效地區(qū)分不同化合物，這使得該方法具有其它方法難以匹敵的化學(xué)反差。
紅外光譜儀現(xiàn)已成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的分析儀器，紅外光譜儀不僅與其他許多分析儀器一樣，能進(jìn)行定性和定量分析，而且能成為檢定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)的zui有用方法之一。紅外光譜儀特征性強(qiáng)，氣體液體固體樣品均可測定，測試過程不破壞樣品，并具有樣品用量少、分析速度快，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，但紅外光譜儀在定量分析方面還不夠靈敏，對復(fù)雜的未知物結(jié)構(gòu)鑒定上，由于它主要的特點(diǎn)是提供關(guān)于官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)信息，因此，需要與其他儀器配合才能得到圓滿的結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)果。
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