转动光谱

一只旋转的陀螺、一名滑冰运动员、一支抛出的笔——什么都能转，但分子只能以某几个固定的速率旋转，中间的速率一概不行。要从一个允许的转速加快到下一个，它必须吸收一份精确的能量，而这些份额小到可以由微波来携带。转动光谱所观察的，正是分子如何一格一格地提升它的转速。

转动光谱通常在微波区进行，测量的是气相分子在量子化的转动态之间跃迁时所吸收的能量。由于这些转动能级的间距直接取决于分子的转动惯量——也就是其原子的质量以及原子间的距离——所以谱图能给出极为精确的键长和键角，是整个化学中最精密的结构测量之一。

它的巨大优势正在于这种精度：转动光谱可以把键长确定到百分之一的极小一部分。它的限制也同样清晰：分子必须处于气相才能自由旋转，而且必须是极性的——它需要有永久偶极矩，旋转才能与光发生作用——所以像氮气或甲烷那样完全对称的分子，给不出纯转动光谱。