Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (IR) bada oddziaływanie promieniowania z zakresu podczerwieni (bliskiej podczerwieni (NIR, długość fali 0.7 – 2.5 μm, energia 14000 – 4000 cm \( {^−}{^1} \)); środkowej podczerwieni (MIR, 2.5 – 25 μm, 4000 – 400 cm \( {^−}{^1} \)) i dalekiej podczerwieni (FIR, 25 – 1000 μm, 400 – 10 cm \( {^−}{^1} \))) widma elektromagnetycznego z badaną materią, podczas gdy spektroskopia efektu rozpraszania Ramana (RS) (nieelastyczne rozpraszanie światła na badanej materii zachodzące pod wpływem naświetlania światłem monochromatycznym) bada oddziaływanie promieniowania z zakresu widzialnego (380 – 780 nm) widma elektromagnetycznego z badaną materią. Promieniowanie w zakresie NIR wzbudza nadtony lub drgania kombinacyjne cząsteczek. Promieniowanie w zakresie MIR wzbudza podstawowe drgania normalne cząsteczki. Promieniowanie z obszaru FIR wzbudza niskoczęstościowe drgania cząsteczki lub jest wykorzystywane w spektroskopii rotacyjnej. Dodatkowo promieniowanie o energii odpowiadającej zakresowi liczb falowych 2 – 130 cm \( {^−}{^1} \) (obszar terahercowy) wzbudza drgania międzycząsteczkowe. Natomiast promieniowanie z zakresu Vis wzbudza drgania normalne, nadtony i drgania kombinacyjne cząsteczki.

Zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga wszystkie atomy w cząsteczce znajdują się w ciągłym ruchu. Cząsteczka jako całość porusza się ruchem postępowym (translacyjnym; przemieszczenie się całej cząsteczki) i obrotowym (obrót cząsteczki względem osi własnej), podczas gdy każdy atom w cząsteczce drga względem położenia równowagowego, co opisuje się za pomocą drgań normalnych.

Drgania normalne powodują zmiany w długości wiązań lub zmiany w kątach pomiędzy wiązaniami chemicznymi. Do drgań zmieniających długości wiązań zalicza się zachodzące w płaszczyźnie drgania rozciągające symetryczne ( \( {\nu}{_s}{_y}{_m} \)) i antysymetryczne ( \( {\nu}{_a}{_n}{_t}{_y}{_s}{_y}{_m} \)). Do drgań zmieniających kąty między wiązaniami należą: drgania zginające w płaszczyźnie (wahadłowe, \( {\rho}{_r} \)), drgania nożycowe w płaszczyźnie ( \( {\rho}{_b} \)), drgania zginające poza płaszczyznę (wachlarzowe, \( {\rho}{_w} \), i skręcające, \( {\rho}{_{\tau}} \)).

Jak wynika z równania ( 1 ), częstość drgań cząsteczki zależy od stałych siłowych wiązań i mas atomowych, a zatem przejścia pomiędzy poziomami elektronowo-oscylacyjnymi cząsteczki stanowią „odcisk palca struktury”, który jest charakterystyczny dla grup chemicznych obecnych w polimerze, np. glikolu etylenowego w poli(glikolu etylenowym) (zob. Rys. 1 ) [1], [2]. Ponieważ częstości drgań są wrażliwe na obecność i rodzaj sąsiednich grup chemicznych, na podstawie widm oscylacyjnych uzyskuje się informacje na temat lokalnego środowiska.

Przejścia oscylacyjne (przejścia między stanami elektronowo-oscylacyjnymi) dostępne dla spektroskopii IR podlegają zasadzie wyboru, zgodnie z którą musi nastąpić zmiana momentu dipolowego podczas drgań cząsteczki. Dlatego np. drgania symetryczne, w czasie których nie następuje zmiana momentu dipolowego, a następuje zmiana polaryzowalności cząsteczki, są wykrywane tylko metodą RS ( Rys. 2 ). Grupy polarne, takie jak: grupa karbonylowa ( \( {>}{C}{=}{O} \)), hydroksylowa ( \( {–}{O}{H} \)), czy aminowa ( \( {–}{N}{H}{_2} \)) ze względu na dużą zmianę momentu dipolowego w stanie podstawowym wykazują silne pochłanianie promieniowania IR przy charakterystycznych częstościach. Natomiast grupy niepolarne, takie jak: \( {C}{–}{C} \), \( {C}{=}{C} \) czy \( {C}{≡}{C} \) ze względu na dużą zmianę polaryzowalności w stanie podstawowym wykazują silne rozpraszanie Ramana przy charakterystycznych częstościach. Rys. 2 podaje zakres występowania drgań charakterystycznych grup atomów.

Na podstawie widm oscylacyjnych można uzyskać informacje na temat:

• składu i struktury polimeru;
• oddziaływań pomiędzy fazą organiczną i nieorganiczną w polimerze;
• stopnia orientacji łańcuchów polimerowych, konformacji, taktyczności i krystaliczności polimerów;
• modyfikacji chemicznych polimeru;
• stanu interkalacji i złuszczania;
• dyspersji i funkcjonalizacji wypełniacza.