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1、紅外光譜基本理論
當(dāng)一束紅外光照射在礦物上時(shí)，礦物就要吸收一部分能量，同時(shí)將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿诱駝?dòng)能和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能。
分子振動(dòng)光譜：分子振動(dòng)能級(jí)比分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)大，當(dāng)分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)伴隨有分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。
分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜：出現(xiàn)在遠(yuǎn)紅外區(qū)，它能給出分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、核間距離、分子的對(duì)稱性。
在近紅外、中紅外區(qū)光子激發(fā)分子振動(dòng)能級(jí)的同時(shí)，也激發(fā)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，但不能激發(fā)電子能級(jí)躍遷。
當(dāng)一束紅外光照射在礦物上時(shí)，一種可能為礦物內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)全部吸收，不再?gòu)牡V物內(nèi)部射出，另一種可能為紅外光束強(qiáng)度大，部分能量被分子能級(jí)躍遷吸收，還有部分能量透過礦物。
有關(guān)的名詞解釋：
波長(zhǎng)―二個(gè)相鄰波峰（波谷）之間距離, 波長(zhǎng)單位：微米（μ）。
波數(shù)―單位長(zhǎng)度波振動(dòng)次數(shù)（波長(zhǎng)倒數(shù)cm-1），波數(shù)單位：厘米-1（cm-1）。
頻率―每秒鐘內(nèi)振動(dòng)次數(shù)（單位時(shí)間通過固定點(diǎn)波數(shù)）。
透射比―入射礦物光強(qiáng)度（I0），透過礦物光強(qiáng)度（I），I / I0。
透過率―I / I0×100。
紅外吸收光譜圖―不同頻率的輻射于礦物上，導(dǎo)致不同透射比，以縱座標(biāo)為透過率，橫座標(biāo)為頻率，形成礦物變化曲線，則稱該礦物紅外吸收光譜圖。
近紅外―波長(zhǎng)范圍：0.78―2.5μ，波數(shù)：12820―4000cm-1。
中紅外―波長(zhǎng)范圍：2.5―50μ，波數(shù)：4000―200cm-1。
遠(yuǎn)紅外―波長(zhǎng)范圍：50―1000μ，波數(shù)：200―10cm-1。
單位變換：（μ微米、μm毫微米、Å埃、cm厘米）
1μ=1000nm=10000Å=10-4cm
1Å=10-1nm=10-4μ=10-8cm
1cm=104μ=107nm=108 Å
1μm=10-7cm
2、礦物紅外光譜特征
礦物紅外光譜反映礦物化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)特征，礦物大多數(shù)屬離子化合物，具各種陰離子團(tuán)（硅酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、砷酸鹽、釩酸鹽、鉻酸鹽），振動(dòng)強(qiáng)大、穩(wěn)定。
礦物紅外光譜能較快測(cè)出各種陰離子團(tuán)，以陰離子團(tuán)再研究相關(guān)的陽離子成分及礦物成分結(jié)構(gòu)。
具同一陰離子團(tuán)礦物類，吸收頻率、強(qiáng)度是一致的，因此利用礦物陰離子團(tuán)及特征吸收頻率，通過相應(yīng)的研究能迅速測(cè)定礦物。
礦物陰離子團(tuán)及特征吸收頻率（cm-1）
| 礦物陰離子團(tuán) | 特征吸收頻率（cm-1） |
| AsO43- | 880―770 |
| BO33- | 1500―1300、950―850、700―400 |
| BO45- | 880―700、700―400 |
| CO32- | 1530―1320、100―1040、890―800、745―670 |
| CrO42- | 900―820 |
| HCO32- | 3300―2000、1930―1840、1700―1600、1000―940 840―830、710―690、670―640 |
| H2O | 3650―3000、1700―1590 |
| MoO42- | 850―780、700―200 |
| NO3- | 1810―1730、1520―1280、1060―1020、850―800、770―715 |
| OH- | 3700―2900 |
| PO43- | 1200―940、650―540 |
| SiO44- | 1175―860、540―470 |
| SO42- | 1210―1040、680―570 |
| VO43- | 930―730 |
| U2O7 | 900―880、480―470、280―270 |
| WO42- | 850―780、720―200 |
某些礦物特征吸收頻率（cm-1）
| 礦物名稱 | 特征吸收頻率（cm-1） |
| 螢石 | 275 |
| 方解石 | 721、873―881、1435―1410 |
| 白云石 | 729 |
| 菱鐵礦 | 737 |
| 菱鎂礦 | 748 |
| 菱鋅礦 | 743 |
| 菱錳礦 | 727 |
| 白鉛礦 | 1410、677 |
| 文石 | 1471、707、692 |
| 石英 | 512―515、778―780、796―800、1084―1085 |
| 微斜長(zhǎng)石 | 1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、535、463、428、398 |
| 高嶺石 | 3704―3689、3672―3664、3653―3650、3628―3620、1100―1093、1038―1035、1012―1000、918―912、542―535、475―468 |
| 透閃石―鐵陽起石 | 3625、3648、3660、3673 |
| 蒙脫石 | 620―630、 845―850、1080―1090 |
| 伊利石 | 822―845、1010―1025、1070―1080 |
| 鈣鋁榴石―鈣鐵榴石 | 550―650、800―1000 |
| 鎂橄欖石―鐵橄欖石 | 800―1000 |
3、紅外光譜在寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用
寶玉石檢測(cè)基本上是采用無損傷方式，隨著寶玉石工藝的不斷革新發(fā)展，人工優(yōu)化改善充填技術(shù)日益提高。
在寶玉石檢測(cè)中任何檢測(cè)手段的應(yīng)用，在某些方面都存在局限性，紅外光譜也不例外。
紅外光譜正常的礦物檢測(cè)樣品制備，先將礦物研磨成粉末狀，再滲入白色粉末狀溴化鉀共同研磨，在壓片機(jī)上壓制成測(cè)試圓形薄片，然而寶玉石飾品不可能研磨制備，因而飾品需有一個(gè)以上或更多的拋光平面進(jìn)行測(cè)試，也可能需要將飾品重新處理再進(jìn)行測(cè)試，這就是紅外光譜測(cè)試的局限性。
紅外光譜運(yùn)用于寶玉石檢測(cè)，用其所長(zhǎng)，能較快準(zhǔn)確測(cè)定寶玉石中(OH)n、H2O、H3O、OH-及高分子材料（硅基聚合物、環(huán)氧樹脂、塑料）確定寶玉石名稱及優(yōu)化處理內(nèi)涵。
合成寶玉石雖與天然寶玉石在物理化學(xué)性質(zhì)基本相同，但從某些微細(xì)方面也存在差異，這在紅外光譜上有不同反應(yīng)。
天然祖母綠與助熔劑合成祖母綠區(qū)別在于天然祖母綠在3400―3800cm-1有一強(qiáng)吸收峰，助熔劑合成祖母綠無3400―3800cm-1強(qiáng)吸收峰，這與天然祖母綠中含有一定結(jié)晶水（H2O）有關(guān)。
水熱法合成祖母綠具2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰，而在天然祖母綠中2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰是不存在的。
紅外光譜對(duì)聚合物充填類飾品具一定的優(yōu)勢(shì)，如天然翡翠經(jīng)酸蝕后聚合物充填處理，在紅外光譜圖上反映出2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰存在，系高分子材料充填所致，天然翡翠無2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰。
天然綠松石中無2950cm-1吸收峰，注塑綠松石中具2950cm-1吸收峰。
天然歐泊中無5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰，聚合物充填歐泊中具5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰。
天然紫晶中無3540cm-1吸收峰，合成紫晶中具3540cm-1吸收峰。
礦物實(shí)例還很多不一一贅述，在寶玉石中的應(yīng)用還在不斷的開發(fā)，作為一種礦物的測(cè)試手段還在不斷完善，紅外光譜的應(yīng)用將日趨發(fā)展，并有助于解決寶玉石檢測(cè)中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)。
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