分子光谱

一般原则

一个分子一个集合带正电荷吗原子核被一团负电荷包围电子．它的稳定由原子核的吸引力和排斥力之间的平衡而产生电子．一个分子的特征是由这些相互作用力产生的总能量。与原子一样，分子的允许能态是量子化的(见上图原子的基本性质）.

分子光谱的吸收或发射的结果电磁辐射当分子发生变化时量化能量状态到另一个地方。所涉及的机制与观察到的原子机制相似，但更复杂。额外的复杂性是由于各种原子核之间以及与电子之间的相互作用，这些现象在单个原子核中是不存在的原子．为了分析分子光谱，必须同时考虑不同类型的分子运动和能量的所有贡献的影响。然而，要有基本的了解，最好先分别考虑各种因素。

有两组主要的相互作用有助于观察到的分子光谱。第一个涉及分子核框架的内部运动以及原子核和电子之间的吸引力和排斥力。另一个包括核磁矩和静电矩与电子的相互作用以及它们之间的相互作用。

第一组相互作用可以按照数量级的递减分为三类:电子的、振动的和旋转的。分子中的电子占有动能由于他们的动作和势能由正核的吸引和相互排斥产生。这两个能量因素，加上正原子核相互静电排斥所产生的势能，构成分子的电子能量。分子不是刚性结构，分子框架内原子核的运动产生振动能级。在气体相，在那里他们被广泛地分开相对于他们的大小，分子可以进行自由旋转，并因此拥有量子化的旋转能量。理论上讲，平动动能分子通过空间的量子化，但在实践中量子影响是如此之小，以至于它们是不可观察到的，而且运动看起来是连续的。电磁辐射与这些分子能级的相互作用构成的基础电子能谱学可见光、红外(IR)和紫外(UV)光谱、拉曼光谱和气相微波光谱。

第二组分子间的相互作用构成了核磁共振(NMR)光谱,电子自旋共振(ESR)光谱学，以及核四极共振(NQR)谱学。前两个分别产生于原子核或电子与外部物体磁矩的相互作用磁场．这种相互作用的性质高度依赖于分子环境原子核或电子所处的位置。后者是由于一个核电四极矩的相互作用与电场由周围的电子产生的;本文将不讨论这些问题。

当分子受到电磁辐射的吸收或发射，从而导致能量的增加或减少时，就会观察到分子光谱。有限制，由法律强加量子力学，至于哪对能量水平能不能参与能量的变化至于到什么程度呢辐射吸收的或散发的的第一个条件吸收分子的电磁辐射过渡从低能态，E_罗，到更高的能态，E_嗨，那是频率所吸收的辐射一定与能量的变化有关E_嗨−E_罗＝hν是辐射频率和h是普朗克常数．反过来说，将频率为ν的电磁辐射应用于处于能量态的分子E_嗨在分子转变到状态的过程中会产生额外的ν频率辐射吗E_罗．这两种现象被称为诱导吸收和诱导发射,分别。此外，处于激发态(高能态)的分子可以自发地发射电磁辐射，返回到不存在的某个较低能级诱导辐射。