元素百科介绍红外光谱仪的原理（红外光谱仪的定性分析原理和定量分析原理）和红外光谱仪的光谱分类。红外光谱仪是利用物质吸收不同波长的红外辐射，分析分子结构和化学成分的仪器。红外光谱仪具有良好的应用。
红外光谱仪的原理
当一束具有连续波长的红外光通过物质、振动频率或旋转频率与红外光频率相同时，分子吸收能量从原基态振动（旋转）动能水平转移到高能振动（旋转）动能水平，分子吸收红外辐射振动和旋转能水平，波长光被物质吸收。因此，红外光谱本质上是一种根据分子内原子之间的相对振动和分子旋转来确定物质分子结构和识别化合物的分析方法。用仪器记录分子吸收红外光的情况，得到红外光谱。波长通常用于红外光谱(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。
红外光谱仪的光谱分类
红外光谱可分为发射光谱和吸收光谱。
物体的红外发射光谱主要取决于物体的温度和化学成分。由于测试困难，红外发射光谱只是一种新的实验技术，如激光诱导荧光。将一束不同波长的红外线照射到物质的分子上，吸收某些特定波长的红外线，形成该分子的红外吸收光谱。每个分子都有一种独特的红外吸收光谱，由其组成和结构决定，它是一种分子光谱。
红外吸收光谱是由分子不断振动和旋转运动引起的。分子振动是指分子中的原子在平衡位置附近进行相对运动，多原子分子可以形成多种振动形状。当分子中的原子以相同的频率和相位在平衡位置附近进行简单的谐振动时，这种振动被称为简单的振动。
红外光谱仪的定性分析原理
红外光谱是物质定性的重要方法之一。它的分析可以提供大量关于官能团的信息，有助于确定部分甚至全部的分子类型和结构。其定性分析具有特点高、分析时间短、样品数量少、不破坏样品、测量方便等优点。
传统的红外光谱法通常采用比较法来识别物质，即与标准物质进行比较和咨询，但该方法对样品有很高的要求，并取决于光谱库的大小。如果在光谱库中找不到一致的光谱，则可以通过人工解谱进行分析，这需要大量的红外知识和经验积累。
大多数化合物的红外谱都很复杂，即使是有经验的专家也不能保证从孤立的红外谱中获得所有的分子结构信息。如果需要确定分子结构信息，则需要使用其他分析和测试手段，如核磁性、质谱、紫外光谱等。尽管如此，红外谱仍然是提供官方团体信息最方便、最快速的方法。
利用计算机方法分析红外光谱在国内外得到了广泛的研究，新成果不断涌现，不仅提高了解谱的速度，而且成功率也很高。随着计算机技术的不断进步和解谱思路的不断改进，计算机辅助红外解谱将对教学和科研的工作效率产生更积极的影响。
红外光谱仪的定量分析原理
朗伯-比尔定律是基于红外光谱定量分析的。与其它定量分析方法相比，红外光谱定量分析存在一些缺点，因此只在特殊情况下使用。它要求所选定量分析峰具有足够的强度，即摩尔吸光系数大的峰，不与其它峰重叠。红外光谱的定量方法主要包括直接计算法、工作曲线法、吸收比法和内标法，常用于异构体分析。
随着化学计量和计算机技术的发展，红外光谱的定量分析也取得了最小二乘回归、相关分析、因素分析、遗传算法、人工神经网络等方法的引入，使得复杂多组分系统的红外光谱定量分析成为可能。（编辑：YD）
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