赤外分光法（せきがいぶんこうほう、infrared spectroscopy、 略称IR）とは、測定対象の物質に赤外線を照射し、透過（あるいは反射）光を分光することでスペクトルを得て、対象物の特性を知る方法のことをいう。対象物の分子構造や状態を知るために使用される。塩化水素の赤外吸収スペクトル。振動準位・回転準位の遷移に由来する構造が明確に現れている。
概要

物質は、赤外線を照射すると、それを構成している分子が光のエネルギーを吸収し、量子化された振動あるいは回転の状態が変化する。したがって、ある物質を透過（あるいはある物質で反射）させた赤外線は、照射した赤外線よりも、分子の運動の状態遷移に使われたエネルギー分だけ弱いものとなっている。この差を検出することで、分子に吸収されたエネルギー、言い換えれば対象分子の振動・回転の励起に必要なエネルギーが求まる。

分子の振動・回転の励起に必要なエネルギーは、分子の化学構造によって異なる。したがって、照射した赤外線の波数を横軸に、吸光度を縦軸にとる[1]ことで得られる赤外吸収スペクトルは、分子に固有の形を示す。これにより、対象とする物質がどのような構造であるかを知ることができ、特に有機化合物の構造決定によく使われている。スペクトルのうち、波数が1500cm-1以上の部分を診断領域、それ以外の部分を指紋領域という。前者は二重結合、三重結合そして水素原子と結合するものの、後者は単結合の振動励起の結果が表される。

また、同じ分子であっても、温度や周囲の状況（自由に動いているか、何かの表面に吸着しているか、など）によって、赤外スペクトルは微妙に変化する。これより、物質の表面構造などについても知ることができる。

赤外分光法は、他の分光法に比べて感度が高いため、気体や微量の試料を対象とすることの多い物理化学の研究においてもよく使用されている。特に小さな分子の振動・回転スペクトルは非常に細かい構造まで観測できるため、理論化学によって得られた結果に実験的な裏付けを与えるものとしても利用されている。
理論

赤外線の吸収は、分子振動に伴って双極子モーメントが変化する場合に生じる。一方、ラマン効果は分子の振動により分極率が変化する場合に観測される。

一酸化炭素(CO)や塩化水素(HCl)などの振動は、赤外分光法でもラマン分光法でも観測される。一方、水素分子 (H2)や窒素分子(N2)などの等核二原子分子では、振動が起こっても双極子モーメントは変化しないため、赤外吸収は示さない（分極率は変化するため、ラマン散乱は観測される）。振動遷移の理論については「振動準位」を参照
有機化学での利用ポリスチレンフィルムの赤外線吸収スペクトル。3100–3000 cm−1 の吸収帯はベンゼン環の C-H 伸縮振動、3000–2800 cm−1 の吸収帯はメチレンの C-H 伸縮振動に帰属される。

赤外線吸収スペクトルは、比較的簡単な装置で測定できるため、古くから化学物質の同定に用いられてきた。

赤外線の吸収される波長は、分子の官能基（金属錯体の場合は配位子）にだいたい固有なので、測定対象分子に含まれる官能基が分かる。特に特性基としてヒドロキシ基 (O-H)、カルボニル基 (C=O) あるいは ニトロ基 (NO2) などは特徴ある強い吸収を示すので、ニトロ化合物、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、カルボン酸誘導体、アルコール、フェノール類の定性は容易である。

特に 1300?650cm-1の領域（指紋領域）には細かい吸収が多数みられ、そのパターンは物質に固有のものとなる。したがって、この領域の吸収を既知試料やスペクトルデータベース[2]と照合することで、その物質が何かを同定することが可能である。
吸収バンド詳細は「赤外分光相関表」を参照

赤外分光法は構造を調べるために用いられる。それぞれの官能基は特徴的な吸収強度・吸収エネルギー（波数）を持っている。バンドのエネルギーは以下に示す相関表に要約されている。
装置構成

現在よく用いられている赤外分光装置は、フーリエ変換型赤外分光(FT-IR)のものである。この装置は、主に光源、試料設置部、分光部、および検出器からなる。ここでは、その構成の概要を示す。なお、FT-IR以外に回折格子を用いた分散型赤外分光光度計（モノクロメーターの原理を用いた分光光度計）もある[1]。
光源

主な光源としては、12500?3800cm-1の領域はタングステン・ヨウ素ランプが、7800?240cm-1の領域では高輝度セラミック光源が用いられる。
試料部

試料の調製法には、測定対象に応じて以下の方法が用いられる。
透過測定
ヌジョール法
測定物質を赤外線を透過する溶媒に溶かし、岩塩板で挟む。溶媒は多くの場合、流動パラフィンが用いられる。
液膜法
測定物質が液体である場合に、測定物質を塩化ナトリウム(NaCl)や臭化カリウム(KBr)等の、赤外線を透過する窓板で挟む。
錠剤法[1]
臭化カリウム(KBr)の粉末に測定物質を均一に混ぜ、プレスして錠剤に成型する。