會發生紅外線被分子吸收的情況，只有在光子的能量，很接近分子能量閥值的時候，也就是分子處於「擺動狀態vibrational state」，從一個高能階狀態到下一個「高能階狀態」之間。

http://earthkart.blogspot.com/2009/08/110-infraredir-spectroscopy_22.html

有機化學的基礎110 紅外線光譜 Infrared(IR) Spectroscopy(二)

1. 會發生紅外線被分子吸收的情況，只有在光子的能量，很接近分子能量閥值的時候，也就是分子處於「擺動狀態vibrational state」，從一個高能階狀態到下一個「高能階狀態」之間。

2. 大部分的分子都處於「最低能階lowest-enery state」，吸收紅外線光譜的光，會讓分子進入下一個「較高能階」。比較不常發生的狀況，分子吸收二倍的光能，讓自己能進入第三種能階狀態。

3. 這些更高頻率的紅外線光波，被分子吸收，而產生的訊號，稱為「倍頻overtone」；這些訊號非常微弱，但是通常可以在羰酸化合物carbonyl compound的光譜中看到。

4. 分子要能夠吸收紅外線光，必須它的化學鍵有「電偶極矩dipole moment」(一端比較偏負極、一端比較偏正極)，這樣才能受高頻率光波刺激而振動。

5. 分子能吸收多少紅外線光，與「電偶極矩dipole moment」的強度有直接的關聯—電偶極矩愈強，吸收光波的能力就愈強。因此，「氫氧基O-H」吸收紅外線光的能力遠強於「碳氧基C-H」。(因為「氫氧基O-H」的化學鍵極性比較強)

6. 另一方面，對稱的化學鍵，像是在「反式-2-丁烯 trans-2-butene」的「碳=碳雙鍵C=C」，就完全不會吸收任何光波。

7. 紅外線質譜儀紀錄光譜，所用的電磁波波長範圍是2000到15000nm奈米。我們常用另一個指標「波數標度wavenumber scale」來紀錄，波數標度的範圍，ν5000~7000 cm-1。這個「cm-1」標度指的是頻率，也就是一公分有多少波的意思。 公式：波數=1/波長 ν=1/λ

8. 幾乎所有有機分子的官能基吸收波帶的範圍都是4000~800cm-1。光譜呈現方式，把波數放在x軸(愈往右邊波數愈少)，把光吸收absorption或穿透率percent transmittance放在y軸。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry》)

徐弘毅：

1. 分子要在「擺動狀態」比較容易吸收紅外線的光子；擺動，就是指分子的化學鍵伸縮，或化學鍵的角度大小改變。

2. 以化學鍵的伸縮來說；化學鍵縮短，二個原子互相靠近非常非常接近，那麼，反作用力最大，這就是處於高能階；

3. 化學鍵從最短距離，開始逐漸拉長，反作用力會慢慢下降，從高能階進入低能階；但是，如果二個原子彼此離得太遠(距離最長)，這時彼此的吸引力變強，那又會從低能階變成高能階。

4. 化學鍵的角度也是一樣；依據混成軌域與各種原子的天性，原子組成的分子，有最理想省力的構造，例如，甲基的每個化學鍵夾角109°最理想，氨的每個「N-H」化學鍵夾角107°，孤對電子與「N-H」化學鍵的夾角111°。

5. 化學鍵的夾角，處在最理想省力的狀態，就是低能階；如果化學鍵的夾角拉開，或者變小，那就會進入高能階；來回擺動，就是不斷地從「低能階」，進入「高能階」，又進入「低能階」，再進入「高能階」……，這種過程。

6. 「大部分的分子都處於『最低能階lowest-enery state』。」因為這是最平衡、省力、穩定的結構。如果分子吸收紅外線光譜的光，得到能量的分子，動能增強，就會讓分子進入「較高能階」。

7. 「比較不常發生的狀況，分子吸收二倍的光能，讓自己能進入第三種能階狀態。」意思是，多數的分子，化學鍵所吸收的紅外線能量，只能讓自己進入高能階一次；

8. 也就是，分子從紅外線光所吸收的光能，能夠讓二個原子加速「靠近」到「反作用力最強」的位置(化學鍵最短)，或者加速「遠離」到彼此「吸引力最強」的位置(化學鍵最長)；接著二個原子，

9. 反彈到，吸引力與反作用力都最適中的位置(化學鍵的平均長度)；然後，再進入到次強能階的位置。次強能階的位置是什麼？

10. 如果本來二個原子，吸收紅外線光之後，距離縮短，彼此靠近，那麼接著就是遠離，但是遠離之後，引發的原子之間吸引力，強度不會高於第一次彼此靠近時的反作用力；

11. 如果本來二個原子是遠離，那麼，接下來互相靠近的反作用力，也不會大於吸收紅外線光第一次引發的引力。

12. 化學鍵，就依照伸縮、伸縮的規則，來回震盪，逐漸衰減。化學鍵的擺動原理，也是一樣。

13. 「分子要能夠吸收紅外線光，必須它的化學鍵有「電偶極矩dipole moment」(一端比較偏負極、一端比較偏正極)，這樣才能受高頻率光波刺激而振動。」這是因為光子有磁性，所以比較容易被有極性的化學鍵吸收。

14. 「對稱的化學鍵，像是在『反式-2-丁烯 trans-2-butene』的「碳=碳雙鍵C=C」，就完全不會吸收任何光波。」

15. 「C=C」，是烯分子引力最強的位置，附近的化學鍵都會受到它的吸引而縮短，而且化學鍵上的共價電子，也會比較靠近「C=C」上的碳，形成「C-H」或「C-C」偶極矩，這些有偶極矩的化學鍵，負電荷那一端都指向「C=C」。

16. 有偶極矩的「C-H」或「C-C」當然能夠吸收紅外線波，那「C=C」呢？

17. 如果「C=C」雙鍵，左右或上下的取代基分子群，不對稱，「C=C」所連接的四個偶極矩，力量強度不同，不會完全抵銷，整體而言，就能讓「C=C」也有一點偶極的特性(化學鍵的正、負電荷分部不均勻)，而能吸收紅外線光。

18. 如果「C=C」雙鍵連接的取代基對稱，例如「反式-2-丁烯 trans-2-butene」，那麼，相反方向、力量強度一樣的偶極矩，就會互相抵銷；沒有偶極矩，沒有極性，就不會吸收紅外線。