紅外光譜是一個透光比 (transmittance，即穿過樣本的紅外光的百分比) 對輻射波數 (wavenumber) 的圖表。波數 (\(\bar{\nu }\)) 是波長的倒數，單位為 \(\text{cm}^{-1}\)，它表示的是每厘米內波的數目。

\[\bar{\nu } (\text{cm}^{-1}) = \frac{1}{\lambda (\text{cm}) }\]

在紅外光譜中，若某波數處的透光比很高，則說明該波數的輻射不會或甚少被樣本吸收；若某波數處的透光比明顯降低，則說明此波數的輻射被樣本吸收。光譜中的倒峰，稱為吸收光帶 (absorption band)。若某吸收光帶的透光比愈低，我們會說該吸收光帶愈強。如所示，在 \(2900-3000 \text{ cm}^{-1}\)、\(1700 \text{ cm}^{-1}\)、\(1350-1450 \text{ cm}^{-1}\) 和 \(1150 \text{ cm}^{-1}\) 處，均出現很強的吸收光帶。這說明大量這些波數的輻射被丁酮分子吸收。

由於只有與分子中的化學鍵的振動能級躍遷所需能量相吻合的紅外光，才會被吸收，因此，紅外光譜中特定的吸收光帶，對應的是特定化學鍵的振動的變化。例如，中的強吸收光帶，分別對應丁酮分子中的 \(\ce{C-H}\) 伸縮振動、 \(\ce{C=O}\) 伸縮振動、\(\ce{C-H}\) 彎曲振動和 \(\ce{C-C}\) 伸縮振動的變化。

由於特定化學鍵的振動的變化與它們在紅外光譜中的吸收光帶相匹配，因此，化學家經常利用紅外光譜中的特徵吸收光帶，推斷化合物中的官能基。

為方便詮釋和辨認，我們可以將紅外光譜分區。

• \(2500 \text{ cm}^{-1}\) 以上，是含 \(\ce{H}\) 的化學鍵的伸縮振動區。\(\ce{O-H}\)、\(\ce{N-H}\) 和 \(\ce{C-H}\) 的伸縮振動均位於此區域內。

• \(2500-2000 \text{ cm}^{-1}\)，主要是三鍵的伸縮振動區。\(\ce{C#N}\) 和 \(\ce{C#C}\) 的伸縮振動均位於此區域內。

• \(2000-1500 \text{ cm}^{-1}\)，主要是雙鍵的伸縮振動區。\(\ce{C=C}\) 和 \(\ce{C=O}\) 的伸縮振動均位於此區域內。

• \(1500 \text{ cm}^{-1}\) 以下，稱為指紋區。指紋區通常很複雜，\(\ce{C-C}\)、\(\ce{C-N}\)、\(\ce{C-O}\) 和 \(\ce{C-X}\) 等單鍵的伸縮振動和各種化學鍵的彎曲振動均位於此區域內。和人的指紋一樣，紅外光譜的指紋區可用於確定未知化合物的身份，即將未知化合物 \(\text{A}\) 的紅外光譜和已知化合物 \(\text{B}\) 的紅外光譜進行對照，若它們的指紋區完全一致，則可以確定 \(\text{A}\) 就是 \(\text{B}\)。 但在推斷化合物中含有哪些官能基時，一般很少使用指紋區。