傅里葉變換紅外(FTIR)光譜是一種技術(shù)，通過(guò)產(chǎn)生固體、液體或氣體的紅外吸收光譜來(lái)檢測(cè)分子中的化學(xué)鍵。我們已知，人類(lèi)眼睛所看到的光只是電磁輻射光譜的小部分。可見(jiàn)光譜的直接高能側(cè)是紫外線(xiàn)，低能側(cè)是紅外。紅外區(qū)域最可用于分析有機(jī)化合物，其波長(zhǎng)范圍為2500至16,000 nm，相應(yīng)的頻率范圍為1.9x1013至1.2x1014Hz。
紅外光子能量（從1至15 kcal/mol）不足以激發(fā)電子，但可能會(huì)引起原子和基團(tuán)共價(jià)鍵合的振動(dòng)能級(jí)躍遷，從而改變其偶極矩。分子中的共價(jià)鍵像是可拉伸和彎曲的剛性彈簧。當(dāng)紅外區(qū)域內(nèi)的電磁場(chǎng)頻率等于振動(dòng)頻率時(shí)，這種震動(dòng)躍遷就會(huì)發(fā)生。下圖展示了兩種分子振動(dòng):拉伸振動(dòng)(對(duì)稱(chēng)拉伸和非對(duì)稱(chēng)拉伸)和彎曲振動(dòng)(剪尾、搖擺、擺動(dòng)和扭轉(zhuǎn))。通常，偶極矩變化越大，吸收強(qiáng)度就越大。因此，紅外光譜儀可以提供化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的信息。
紅外光束被分束器分成兩束相等的光束,一束光被一個(gè)固定的鏡子反射，另一束光被一個(gè)可移動(dòng)的鏡子反射。這兩束光被兩面鏡子反射后重新結(jié)合在一起，產(chǎn)生干涉波。當(dāng)干涉光束通過(guò)樣品時(shí)，由于分子鍵的激發(fā)振動(dòng)，特定頻率的輻射被樣品吸收。隨后探測(cè)器記錄產(chǎn)生的光束，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算，并將結(jié)果以吸光度（A）或透射率(T)與波數(shù)的關(guān)系展示。
吸光度（A）或透射率(T)由下式計(jì)算:
下圖概述了各種振動(dòng)帶的紅外光譜儀的一般區(qū)域。請(qǐng)注意，虛線(xiàn)上方的藍(lán)色部分表示拉伸振動(dòng)，線(xiàn)下方的綠色部分表示彎曲振動(dòng)。由于1450至600 cm-1區(qū)域中紅外光譜儀的復(fù)雜性和獨(dú)特性，通常將其稱(chēng)為指紋區(qū)域。在4000至1450 cm-1范圍內(nèi)的吸收帶通常是由于雙原子單元的拉伸振動(dòng)引起的，稱(chēng)為群頻區(qū)域。
以下視頻介紹了FTIR的原理:
3常見(jiàn)基團(tuán)的紅外吸收下表提供了最常見(jiàn)基團(tuán)的紅外吸收，藍(lán)色陰影部分列出了拉伸吸收，綠色陰影部分列出了彎曲吸收。由于大多數(shù)有機(jī)化合物都具有C-H鍵， 2850至3000 cm-1處的吸收歸因于C-H鍵的sp3拉伸。而在3000 cm-1以上的吸收來(lái)自C-H鍵的sp2拉伸，在3300 cm-1附件的吸收來(lái)自 C-H鍵的sp拉伸。
4傅里葉轉(zhuǎn)換傅里葉變換是一種線(xiàn)性積分變換，用于信號(hào)在時(shí)域（或空域）和頻域之間的變換。其復(fù)雜的周期函數(shù)可以用一系列簡(jiǎn)單的正弦、余弦波之和表示。在物理學(xué)和工程學(xué)中有許多應(yīng)用。
以下視頻介紹了傅里葉轉(zhuǎn)換:
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