红外光谱是一种重要的分子结构分析技术，其历史可以追溯到1800年英国科学家赫谢尔发现了红外线。随着科技的发展，红外光谱仪经历了从棱镜分光到双光束，再到光栅和傅立叶变换红外光谱仪的演变，极大地提高了分析速度和精度。红外光谱的范围涵盖了近红外、中红外和远红外区域，其中中红外区的有机化合物红外光谱是结构鉴定的关键。
红外光谱的特点在于，几乎所有的化合物都有红外吸收，尤其适用于有机化合物的结构分析。不论是气态、液态还是固态样品，都可以进行红外光谱测定，这使得该技术具有广泛的适用性。此外，红外光谱仪结构简单，成本适中，样本用量微小，使得实验操作变得便捷。
在实际应用中，红外光谱主要用作定性分析工具，通过比较样品的红外光谱与标准谱图，可以确定化合物的结构。例如，通过对官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合及络合物形成的分析，可以推测未知样品的结构。近年来，红外光谱的定量分析也在不断发展，尤其是在近红外和远红外区域，可用于含C、N、O等原子的化合物定量分析，以及无机化合物的研究。
红外光谱产生的物理基础在于分子振动。双原子分子的振动遵循虎克定律，振动频率取决于键力常数和原子质量。对于多原子分子，振动分为伸缩振动和弯曲振动，其中只有伴随净偶极矩变化的振动才具有红外活性。分子的对称性、振动简并、吸收强度低和吸收波长不在中红外区等因素，可能导致实际观测到的吸收峰少于理论上的简正振动数。
倍频谱带、组合频谱带、振动耦合频率和费米共振是红外光谱中常见的非基频吸收现象。例如，CO2分子中的振动耦合使得原本应该出现在特定频率的吸收峰发生了偏移。这种耦合效应在分子结构分析中起到了关键作用，有助于揭示更复杂的分子结构信息。
红外光谱作为一种强大的分析工具，通过分析分子的振动模式，为化学家提供了宝贵的结构信息，广泛应用于有机化学、药物分析、材料科学等多个领域。随着技术的不断进步，红外光谱在未来的科学研究和工业应用中将继续发挥重要作用。
