第1章　红外光谱的基本概念

1.1　红外光谱的产生和红外光谱区间的划分

采用傅里叶变换红外（Fourier transform infrared，FTIR）光谱仪测定样品的红外光谱时，使用的红外光源是连续波长的光源。连续波长光源照射红外样品后，样品中的分子会吸收某些波长的光。没有被吸收的光到达检测器，检测器将检测到的光信号经过模数转换，再经过傅里叶变换，即可以得到样品的单光束光谱。为了得到样品的红外光谱，需要从样品的单光束光谱中扣除掉背景的单光束光谱，也就是需要测试红外光不经过样品的情况下得到的背景单光束光谱。这样得到的背景单光束光谱中包含了仪器内部各种零部件和空气的信息。在测试样品的单光束光谱和测试背景的单光束光谱时，这些信息是完全相同的。所以，从样品的单光束光谱中扣除掉背景的单光束光谱后就得到样品的红外透射光谱。

在红外光谱中，在被吸收的光的波长或波数位置会出现吸收峰。某一波长的光被吸收得越多，透射率就越低，吸收峰就越强。当样品分子吸收很多种波长的光时，在测得的红外光谱中就会出现许多吸收峰。

红外透射光谱的纵坐标有两种表示方法，即透射率T（％，Transmittance）和吸光度A（Absorbance）。纵坐标采用透射率T表示的光谱称为透射率光谱，纵坐标采用吸光度A表示的光谱称为吸光度光谱。

某一波长（或波数）光的透射率T（ν）是红外光透过样品后的光强I（ν）和红外光透过背景（通常是空光路）的光强I0（ν）的比值。通常采用透射率（T）表示。

某一波长（或波数）光的吸收强度即吸光度A（ν）是透射率T（ν）倒数的对数

透射率光谱和吸光度光谱之间可以相互转换。透射率光谱虽然能直观地看出样品对不同波长红外光的吸收情况，但是透射率光谱的透射率与样品的含量不成正比关系，即透射率光谱不能用于红外光谱的定量分析，要进行定量分析，必须将透射率光谱转换成吸光度光谱。吸光度光谱的吸光度值A在一定范围内与样品的厚度和样品的浓度成正比关系，即吸光度光谱能用于红外光谱的定量分析，所以现在的红外光谱图大都采用吸光度光谱表示。

光谱图的横坐标通常采用波数（cm-1）表示，也可以采用波长（μm）或（nm）表示。

1μm=1000nm

1cm=10000μm

波长和波数的关系为

波长（μm）×波数（cm-1）=10000

红外光谱工作者通常将红外光谱区间划分为三个区域，即近红外区、中红外区和远红外区。测试这三个区间的红外光谱所用的红外仪器或仪器内部的配置是不相同的，这三个区间所获得的光谱信息也不相同。表1-1列出了这三个红外区所对应的波长和波数。

表1-1　不同红外区对应的波长和波数

这三个红外区之间的划分没有非常严格的界线。近红外区出现的是倍频峰和合频峰，但倍频峰和合频峰也会在中红外区出现。中红外区出现的振动频率主要是基频频率和指纹频率。气体分子的转动光谱、氧化物的光谱主要出现在远红外区和中红外区的低频区。