图2-2 HCl分子电负性关系
任何分子就其整个分子而言，是电中性的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难易而表现出不同的电负性，分子也因此显示不同的极性。通常用分子的偶极距μ来描述分子的极性大小，设正负电中心的电荷分别为+q和-q，正负电荷中心距离为d，如图2-2所示，则μ=qd。由于分子内原子处于在其平衡位置不断振动的状态，在振动过程中d的瞬时值亦不断地发生变化，因此分子的偶极矩μ也发生相应的改变，即分子具有确定的偶极矩变化频率。显然，单原子或同核双原子分子其d=0，因此，这类对称分子中原子的振动并不引起偶极矩的变化。
分子的内部运动包括转动、振动和电子运动，双原子分子的三种能级跃迁示意图如图2-3所示，红外光谱的产生是由于分子振动能级之间的跃迁（同时伴随转动能级的跃迁）而产生的[65-67]。分子振动能级之间的跃迁只有在吸收外界红外光的能量之后才能实现，即只有将外界红外光的能量转移到分子中才能实现振动能级的跃迁，而这种能量的转移是通过偶极矩的变化来实现的。将有偶极矩变化的基团视为一个偶极子，由于偶极子具有一定的原有振动频率，因此，只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射能发生相互作用（振动偶合）而增加它的振动能，使振动加激（振幅加大），即分子由原来的基态振动跃迁到较高的振动能级。光波谱区域划分及能级跃迁相关图参见图2-1。(www.xing528.com)
可见，并非所有的振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，称这种振动为红外活性，反之则称为非红外活性。这样若用连续改变频率的红外光照射某试样，由于该试样对不同频率的红外光的吸收不同，使通过试样后的红外光在一些波长范围内变弱（被吸收），另一些范围内则较强（不吸收）。将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试样的红外吸收光谱图。
图2-3 双原子分子的三种能级跃迁示意图
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