分子能級

分子只能把能量存放在一組固定的「梯級」上，就像一架梯子，絕不會停在梯級之間平滑的空當裡。它可以把能量儲存在電子裡（電子佔據哪個軌道）、儲存在鍵的振動裡、以及儲存在它整體的翻滾轉動裡——而每一種都有自己一架由允許份額組成的梯子。分子能級就是分子被允許擁有的這整套許可能量。

由於能量在分子尺度上是量子化的，分子不能隨便取任意能量：它只能佔據一組離散能級中的某一個。這些能級按很不同的尺度疊放——電子能級相距很遠，振動能級靠得較近，轉動能級則更近——所以完整的圖景看起來就像一級級粗糙的梯級（電子），每一級又被細分成更細的梯級（振動），每一級再被細分成最細的（轉動）。分子只有在這些允許能級之間躍遷時，才會吸收或發射光。

這架梯子是一切光譜學的根基：兩個能級之間的間距決定了所涉及光的頻率，這正是為什麼電子躍遷需要可見光或紫外，振動躍遷需要紅外，而轉動躍遷需要微波。誠實的限定是：把運動工整地分成電子、振動和轉動只是一種近似——這三種運動並非完全獨立——但它是一個極好的近似，整個學科的組織方式都建立在它之上。