红外吸收是通过物质分子对
红外辐射的选择性吸收,引发振动和转动能级跃迁的物理现象。其核心机理是
分子振动频率与入射光频率共振,并在
偶极矩变化条件下形成特征吸收光谱。中红外区(4000-400 cm-1)因涵盖多数基频振动而被广泛应用于化学结构分析,特征吸收频率与分子基团存在对应关系。该技术自1800年发现红外线后逐步发展,20世纪60年代
傅里叶变换光谱仪显著提升了检测精度和应用范围。
红外光谱法具有无损检测、多组分同时分析等优势,在有机物鉴定、反应监测等领域发挥重要作用。
分子吸收
红外光需满足能量匹配与偶极矩变化双重条件。当入射光子能量(E=hν)等于分子振动能级差时,引发
伸缩振动(键长变化)、
弯曲振动。
1800年赫歇尔发现红外辐射后,科学家逐步确立分子振动与红外吸收的关系。20世纪初
量子力学发展为
红外光谱学奠定理论基础,1940年代起成为常规分析手段。1960年代近红外技术应用于农产品成分分析,1970年代多元校正法提升灵敏度。现代傅里叶变换技术通过
干涉仪实现宽波段同步检测,信噪比显著提升。
傅里叶变换红外光谱仪(
FTIR)由光源、干涉仪、
检测器构成,通过快速扫描(1次/秒)获取全光谱。相较于色散型仪器,分辨率可达0.5 cm-1,波数精度±0.01 cm-1。2025年
华中科技大学团队研发红外隐形眼镜,采用核壳微球结构增强吸收效率8倍,实现980nm超低检测阈值(0.0025mW/cm2)。