分子中特征基團吸收不同波段的電磁輻射后表現(xiàn)出特征振動，會在相應(yīng)的紅外波段上對應(yīng)于的特征吸收峰。

以簡單的雙原子分子為例，根據(jù)量子力學原理，兩個原子之間的振動能是量子化的，也就是說存在著能級。兩個能級之間的差值對應(yīng)于分子的振動能。

當分子吸收電磁輻射后，分子的能量會升高，這個過程叫做分子的激發(fā)。如果激發(fā)的能量對于與兩個振動態(tài)的能級差，那么這個分子就正好吸收這個能級差的能量，對于與光譜上就出現(xiàn)一個吸收峰。而振動能的大小正位于紅外區(qū)，所以，紅外光譜對應(yīng)于分子的振動。

分子中不同的特征基團的振動能級的能量差有區(qū)別，所以會吸收不同波段的電磁輻射，因而在光譜上表現(xiàn)出不同位置的吸收峰。而相同特征基團的能級的能量差是基本相同的，所以光譜上的吸收峰的位置會相對固定(當然，周圍基團或者環(huán)境會對特征基團的能級有微小的影響，在光譜上會稍有偏移)。這就是紅外光譜定性分析的依據(jù)。