分子光谱：吸收和发射

分子具有离散的能级，称为量子态。与能级更简单的原子不同，分子具有额外的旋转和振动能级。每个能级之间都有一个能隙，相邻的电子、振动和旋转能级之间的能隙差异很大。图 1 显示了双原子分子中的三种能级。

图 1：双原子分子中的三种能级。

分子可以以光子的形式从电磁辐射中吸收能量，并利用该能量将分子激发到更高的能级。在此过程中，围绕键的旋转、键振动的频率或电子从基态（最低能态）跃迁到激发态（更高能级）可能会发生变化。当激发态分子返回基态时，会发出辐射。吸收或发射的光子的能量等于跃迁中涉及的两个能级之间的能隙。因此，每个跃迁都取决于辐射的波长或频率。

由于能隙的大小不同，这些跃迁期间吸收的辐射波长也不同。例如，分子中特定旋转跃迁期间消耗或释放的能量处于微波辐射范围内。相反，红外辐射的能量对应于键振动的变化。此外，紫外可见范围内的光子可以将电子激发到不同的轨道，特别是在具有共轭双键的分子中。