分子能级

分子只能把能量存放在一组固定的「梯级」上，就像一架梯子，绝不会停在梯级之间平滑的空当里。它可以把能量储存在电子里（电子占据哪个轨道）、储存在键的振动里、以及储存在它整体的翻滚转动里——而每一种都有自己一架由允许份额组成的梯子。分子能级就是分子被允许拥有的这整套许可能量。

由于能量在分子尺度上是量子化的，分子不能随便取任意能量：它只能占据一组离散能级中的某一个。这些能级按很不同的尺度叠放——电子能级相距很远，振动能级靠得较近，转动能级则更近——所以完整的图景看起来就像一级级粗糙的梯级（电子），每一级又被细分成更细的梯级（振动），每一级再被细分成最细的（转动）。分子只有在这些允许能级之间跃迁时，才会吸收或发射光。

这架梯子是一切光谱学的根基：两个能级之间的间距决定了所涉及光的频率，这正是为什么电子跃迁需要可见光或紫外，振动跃迁需要红外，而转动跃迁需要微波。诚实的限定是：把运动工整地分成电子、振动和转动只是一种近似——这三种运动并非完全独立——但它是一个极好的近似，整个学科的组织方式都建立在它之上。