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弱是由分子集團的震動方式?jīng)Q定的，一般極性強的分子或基團吸收譜帶的強度都比較大，而極性比較弱的分子或基團吸收譜帶的強度比較弱。由于分子內(nèi)和分子間相互作用，有機官能團的特征頻率會由于官能團所處的化學環(huán)境不同而發(fā)生微細變化，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)動等信息進行測定。
紅外光譜儀可以研究分子的結(jié)構(gòu)和化學鍵，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)可推知化學鍵的強弱，由簡正頻率計算熱力學函數(shù)等。分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機官能團例如甲基、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官能團，這為zui終確定未知物的化學結(jié)構(gòu)奠定了基礎。
紅外光譜儀在化學領域中的應用是多方面的，不僅用于分子結(jié)構(gòu)的基礎研究，如確定分子的空間、構(gòu)型，求出化學鍵的力常數(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機理研究等。廣泛用于染織工業(yè)、環(huán)境科學、生物學、材料科學、高分子化學、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學、生物化學、藥學、無機和配位化學基礎研究、半導體材料、日用化工等研究領域。
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域，例如，色譜技術(shù)與紅外光譜儀聯(lián)合為深化認識復雜的混合物體系中各種組份的化學結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機會;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反差。
紅外光譜儀現(xiàn)已成為化學實驗室常規(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，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，但紅外光譜儀在定量分析方面還不夠靈敏，對復雜的未知物結(jié)構(gòu)鑒定上，由于它主要的特點是提供關于官能團的結(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。
