短波红外光谱主要记录了分子振动的非谐振使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的吸收现象，这种光谱范围通常在1000-2526纳米之间。在这个范围内，主要记录了含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收。

不同的基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或者同一基团在不同的化学环境中，其近红外吸收的波长和强度都会有明显的差别。这是因为不同的化学环境会对分子的振动模式产生影响，从而导致吸收峰的位置和强度发生变化。

短波红外分光系统是一种用于获取短波红外光谱的仪器。它可以通过不同的技术实现光谱分辨率下各谱段的图像，并对特征谱段下的图像进行分析。

以下是一些常见的短波红外分光系统技术：

固定波长滤光片：使用特定的滤光片来选择特定的波长范围，从而获取该波长范围内的光谱信息。

光栅色散：通过光栅的色散效应，将不同波长的光分散成不同的角度，然后使用探测器来获取不同波长的光谱信息。

快速傅立叶变换：利用傅立叶变换的原理，将光信号转换为频域信号，从而获取光谱信息。

声光可调滤光器：利用声光效应，通过调节声波频率来改变滤光器的透过波长范围，从而实现不同波长的光谱分析。

像元级阵列分光芯片：使用像元级阵列分光芯片，可以同时获取多个波长的光谱信息，提高数据采集效率。

短波红外光谱成像仪结合了近红外光谱系统和成像系统的特点，可以实现高精度的空间分辨率下的短波红外光谱探测，它可以获取波段宽度很窄的多波段图像数据，提供丰富的光谱信息，帮助研究人员进行物质分析和检测。通过数据分析我们可以了解分子的结构和化学特性，应用于水分含量分布、食品安全、生物医学、材料分拣、资源回收、矿物识别等领域具有广泛的应用。

作物水分状况的无损实时监测对于实现作物的精确灌溉和节水生产非常重要。这种监测可以突出显示植株的水分含量或植株体内的水分分布情况。在红外图像中，由于水会大量吸收 1,450 至 1,500 nm 波长范围的红外光，因此水分区域呈现为黑色不透明状，植株的对应含水区域也会相应变暗。基于这一特性，我们可以精确地跟踪从植物的根部到叶片的水分吸收情况。

通过红外图像，我们可以观察到植物各部位的水分含量变化，从而了解植物的水分状态。这对于决定灌溉的时机和量，以及优化灌溉策略非常有帮助。此外，蒸发和干燥过程也可以通过这一技术进行可视化。在红外图像中，我们可以观察到水分的蒸发和干燥过程，因为这些过程会导致植物的水分含量发生变化，进而影响红外图像中水分区域的亮度。

在食品分析中，短波红外光谱可以用于分析肉、鱼、蛋、奶及奶制品等食品中脂肪酸、蛋白质、氨基酸等的含量，以评定其品质。此外，短波红外光谱还可以用于水果和蔬菜如苹果、梨中糖的分析。在啤酒生产中，短波红外光谱被用于在线监测发酵过程中的酒精和糖分含量。

在医药制药过程中，短波红外光谱被应用于制药过程中的混合、造粒、封装、粉磨压片等过程。它可以进行无损形态剂量分析，这在成品药物的质量检验中非常重要；短波红外光谱可以实现在线和现场分析，可以避免批次药物不合格带来的损失。

在生命科学领域，短波红外光谱被用于生物组织的表征，研究皮肤组织的水分、蛋白质和脂肪等成分；还可以用于血液中血红蛋白、血糖及其他成分的测定和临床研究。

在资源回收方面，短波红外光谱被用于对塑料瓶的化学组成分类，可以从生活垃圾中回收聚乙烯和聚丙烯制品，这有助于实现有效的资源回收和再利用。

短波红外光谱在光谱领域具有广泛的应用前景和价值。它在化学、材料科学、生物医学和环境领域的应用将为科学研究、工业生产和社会发展带来重要的贡献。