远红外线谱（infrared 光谱学，IR），属于分子振动转动光谱，是分子吸收红外光时，振动能级和转动能级发生跃迁而产生的分子吸收光谱。其分光光度计通过记录红外光的透射率与其波长或波数的关系曲线，得到红外光谱图，再对其图谱进行解析便可获取分子结构的信息。红外光谱具有特征性强、适用范围广、分析速度快、样品用量少、不破坏样品和易实现在线分析等特点，可广泛应用于化合物的定性鉴定和结构分析，也可用于定量分析等。
研究历史
1666年，英国物理学家艾萨克·牛顿（Newton）用六棱镜将太阳白光分解为七色色带，他导入“光谱”一词描述此现象。
1800年4月，英国伦敦皇家学会科学家的威廉·赫歇尔（W.Herschel）用温度计测量经棱镜分光后的光线温度，发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱，具有热效应。他断定有红外线存在。
1881年，英国天文学家阿布尼（Abney）和费斯廷（Festing）首次将红外线用于研究分子结构，利用 Hilger 光谱仪拍下46个有机液体的红外吸收光谱。1887年，实验室成功产生了红外线。
1889年，瑞典科学家Angstrom首次证实不同的气体分子具有不同的红外光谱图。
1892年，美国科学家朱利斯（Julius ）发表了20个有机液体的红外光谱图，并指出 3000 cm-1的吸收带为甲基的特征吸收峰。
20世纪，红外科学走出实验室，用于生产实践，并形成一门新技术——红外技术。
基本原理
产生红外吸收条件
（1）辐射应满足分子振动跃迁所需的能量。当用远红外线照射分子时，若分子某个基团振动频率与照射的频率相同时，会因获得能量导致分子内振动而产生能级跃迁。
（2）辐射与物质间有耦合作用。任何分子就整体而言呈电中性，但在分子内部，由于构成分子的各个原子本身的电负性不同，所以分子会有不同的极性。只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射，这是由于使偶极矩发生变化的振动才会建立与红外辐射相互作用的电磁场。所以，为满足这个条件，实质上是外界辐射迁移能量到分子中，而这能量的转移是通过偶极矩的变化实现的。
分子振动
红外吸收光谱是由分子不停做振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。分子中原子的振动形式分为伸缩、弯曲及变形振动。而因分子振动的能量与红外线的光子能量相对应，所以分子振动状态改变时，就可发射红外光谱，也能因红外辐射激发分子振动产生红外吸收光谱。但因分子振动跃迁过程常伴随着转动跃迁，使得振动光谱呈带状，所以红外光谱也属于带状光谱。
IR原理内容
远红外线谱是指当物质受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收辐射，并由其振动或转动引起偶极矩变化，产生分子振动和转动能级从基态跃迁至激发态，产生振动-转动光谱。红外光谱图的横坐标为波数或波长，纵坐标为透射率，其理论依据为朗伯-比尔定律，表达式为 ，其中，A为吸光度，T为透射率，a为吸光系数，b为液层厚度c为溶液浓度。而且每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，以此可对分子进行结构分析和鉴定。
分区
红外光谱的分区
红外光谱在可见光区和微波光区之间，红外光区可分为三个区：近红外区、中红外区和远红外区。三者关系如表所示：
近红外区，其吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团伸缩振动的倍频与组合频吸收产生，摩尔吸光系数较低，故近红外辐射适合进行定量分析；中红外区，其吸收带主要是绝大多数有机化合物和无机化合物离子的基频吸收产生，适合进行定性分析，如对有机物的定性分析及结构分析；远红外区，金属原子与无机及有机配体之间的伸缩振动和弯曲振动的吸收多在此区，适合用来研究无机化合物。
红外谱图的分区
按吸收峰的来源，可将红外光谱图大体分为特征频率区和指纹区。其中特征频率区的吸收峰基本由基团的伸缩振动产生的，数目不是很多，但具有很强的特征性，主要用于鉴定官能团。该区主要分为三个区域：（1）4000 ~ 2500 cm-1为X-H伸缩振动区，X可以为O、H、C或S原子；（2）2500 ~ 1900 cm-1为叁键和累积双键区，主要包括等叁键的伸缩振动，以及等累积双键的不对称伸缩振动；（3）1900 ~ 1200 cm-1为双键伸缩振动区。
指纹区情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、可数名词和C-X（卤族元素原子）等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-CBOBBIN振动产生。而分子结构稍有不同，该区的吸收就会有细微的差别，就像每个人都有独特的指纹一样，所以称为指纹区。该区分为两个波段：（1）1300 ~ 900 cm-1这一区域包括C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动；（2）900 ~ 600 cm-1区域可指示 (-CH2-)n 的存在，还可鉴别烯烃的取代程度和构型信息。
特性
与其他分析手段相比，红外光谱分析具有以下特点：（1）简便，无浪费、无污染；（2）不受样品物态的限制，可测定气体、液体及固体；（3）有较强的特征性，每个官能团都有几种振动模式，每个化合物都有其独特的特征性；（4）分析速度快，一般样品可在1 min内完成；（5）易实现在线分析及监测极适合于生产过程和恶劣环境下的样品分析；（6）不破坏样品，可称为无损检测；（7）分辨率高，可同时对样品多个组分进行定性和定量分析；（8）应用范围广，广泛应用于物理、天文、气象、生物、医学等领域。它是现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具之一，但红外光谱也有局限性，即不适合分析含水样品。
红外光谱仪
色散型红外光谱仪
色散型红外光谱仪由光源、单色器、吸收池、检测器及记录系统五部分组成。
工作原理：自光源发出的光对称分为两束，经半圆扇形镜将测量光束和参比光束交替通过单色器，落到检测器上，当样品有吸收时，到达检测器的样品光束减弱，两光束不平衡，检测器就有信号产生。该信号由放大器放大，由记录仪自动记录光谱图。
特点：扫描速度慢，灵敏度和分辨率低。
傅里叶变换红外光谱仪
傅里叶变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源、迈克尔逊干涉仪、吸收池、检测器、计算机和记录仪组成。
工作原理：自光源发出的光首先经迈克尔逊干涉仪转变为干涉光，透过样品，带有样品信息的透过光进入检测器得到干涉图，干涉图经计算机模/数转换就得到透射率随频率（或波数）变化的红外光谱图。
特点：扫描速度快、高分辨率、灵敏度高、研究的光谱范围宽、波束准确度高、测量精度高、杂散光干扰小，样品不受因红外聚焦产生热效应的影响。
试样的制备
气体试样
气体试样一般灌注于玻璃气槽内进行测定。两端黏合有能透远红外线的窗片（材质一般是 NaCl 或 KBr）。在进样时，一般先把气槽抽成真空，然后再灌注。
液体试样
对易挥发的液体采用固定式液体池，样品由带有聚四乙烯塞子的小孔内注入，注入后立即盖塞，对不易挥发的液体样品或分散在矿物油中的固体样品使用可拆式液体池，用注射器将样品注入两窗片间，对黏度大、不易流失的样品靠两窗片间的毛细作用保住液体层。
制备液体样品的方法有溶液法和液膜法：溶液法是将试样溶在适当的溶剂中，注入固定池中进行测定，该法适用于定量分析，还适用于红外吸收强、用液膜法不能得到满意谱图的液体试样定性分析。液膜法是将样品直接滴在两片盐窗片之间形成液膜进行检测，该法操作简便，适合对高沸点的试样进行定性分析。
固体试样
（1）糊状法
糊状法是将样品粉末分散（或悬浮）在液体介质中的方法。具体方法：将试样研细，滴入几滴悬浮剂（常用液体液蜡），研磨成糊状，然后进行拆池测定。但该法不能用于定量分析。
（2）压片法
压片法是将样品粉末分散在固体中，研细并加压使其成为透光薄片，再进行测定的方法。通常用300 mg 溴化钾（或氯化钾） 与1 ~ 3 mg固体试样共同研磨，在模具中用压力下压成透明薄片，再置于光路中进行测定。而对于不溶的固体样品，通常用卤化物压片法进行制样。
（3）薄膜法
薄膜法通常是将试样热压成膜，或将试样溶解在沸点低易挥发的溶剂中，倒于玻璃板上，待溶剂挥发后成膜，而后将其直接插入光路中进行测定。对于塑性样品，可将其放在平滑的金属或塑料表面滚压成薄膜;热塑生样品可用热滚压方法成膜，低熔点的物质可在熔融后置于平滑的表面上制膜，结晶物质在熔化后直接放在透光窗上。主要用于高分子化合物的测定。
图谱解析
（1）计算不饱和度
不饱和度表示分子中碳的饱和度，其实验式为: ，式中，n1、n3、n4分别表示分子中一价、三价、四价的原子的数目。根据不饱和度可确定分子中是否含有双键、三键和环状结构，通常规定双键和饱和环状结构的不饱和度为 1；三键、两个双键、一个双键和一人饱和环状结构或者两人饱和环状结构的不饱和度为 2；苯环的不饱和度则为4。
（2）解析谱图
解析时，首先逐个分析红外光谱中特征吸收的位置、强度及峰形，找出与结构有关的信息，然后确定化合物所含的基团及化学键的类型，再结合其他相关的分析数据，确定化合物的可能结构。
（3）确定结构
确定化合物的可能结构后，再与该化合物的标准图谱进行对比，结合其物理性质、化学性质，若结构复杂，可采用与其他测试手段结合确定化合物的最终结构。
用途
已知物的鉴定
将试样谱图与纯物质的谱图进行对照。若两图各吸收峰位置和形状完全相同，相对强度也一样，就能认为样品是标准物；若两谱图形貌不一致，或峰位不同，则表明两者不是同一物，或试样中含有杂质。
未知物结构的测定
红外光谱法定性分析的重要用途之一便是测定未知物的结构。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：一是查阅标准谱图的谱带索引，寻找与试样光谱吸收带相同的谱图；二是进行光谱解析，判断试样结构，再由化学分类索引查找标准谱图对照核实。
确定未知物的不饱和度
由元素分析的结果求出化合物的经验式，再由其相对分子量求出其化学式，进而求出化合物的不饱和度，从不饱和度可推出化合物可能的范围。
定量分析
红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组分含量，其理论依据是朗伯 - 比尔定律，表达式为:，其中，A为吸光度，T为透射率，a为吸光系数，b为液层厚度，c为溶液浓度。
而红外光谱的谱带较多，选择范围大，能够对单一组分和多组分的样品进行定量分析。另外，此法不受样品状态限制，所以红外光谱定量分析应用较为广泛，但因其灵敏度较低，不适用于对微量组分进行测量。