多原子分子光譜是研究多原子分子結構的重要手段之一。多原子分子因其原子數目和種類多樣，以及多種排布方式，使其結構研究較為復雜，通常采用近似方法處理。當分子具有對稱性時，群論工具變得尤為重要。
物理原理
轉動光譜
多原子分子的轉動光譜主要由極性分子的偶極躍遷產生。球形陀螺分子因偶極矩為零，故無轉動光譜。非球形陀螺分子的轉動能級無法簡單表示，其光譜極為復雜。微波區（1mm~30cm）可直接觀測分子轉動能級間的躍遷，而輕分子的轉動光譜則位于遠紅外區（50μm~1mm）。線型分子的轉動能量可表示為與雙原子分子相同的形式。
振動光譜
分子的振動光譜反映了分子的形狀、成分、力常數等信息。非線型分子如H2O具有三種簡正振動，而線型分子如二氧化碳式氣槍則有四種簡正振動方式。分子的振動頻率約為1.2×10^13~3×10^13Hz，位于紅外光譜區。分子的振動能量可用各簡正振動能量之和表示，其中簡正振動頻率與化學鍵的存在相應，并且是化學鍵的特征頻率。
應用
分子光譜不僅是研究分子結構的重要技術，還在物質分析領域發揮重要作用。尤其是分子振動紅外光譜和錢德拉塞卡拉·拉曼光譜已廣泛用于有機化合物的定性、定量分析。通過對電子光譜的研究，可以了解電子能級和電子態的狀況。振動光譜可用于獲取分子的形狀、成分、力常數等資料。微波譜可用于測定分子的轉動慣量，進而計算出分子中的核間距離和鍵間夾角。
對稱性和群論
分子的對稱性對其振動光譜有著顯著影響。分子的對稱操作集具備群的性質，被稱為分子的對稱操作群。利用群論方法，可以預測分子基頻的數量及其在紅外光譜和喇曼光譜中的表現。群論方法在處理對稱性高、原子數目眾多的分子振動光譜時尤其有用，并能提供有關分子的信息。
光譜結構
多原子分子的電子光譜帶系位于真空紫外、紫外及可見區范圍。電子譜帶系的基線ve決定了譜帶系的位置，而譜帶系內的譜帶則由躍遷前后的振動態量子數標記。譜帶系的粗結構由所有譜帶構成，而精細結構則由分子轉動能量的變化造成。
參考資料 >
多原子分子光譜實驗手段分析與探討.萬方數據.2024-10-30
基于原子光譜檢測及金屬納米粒子標記的多組分生物分子分析方法初探.萬方數據.2024-10-30
多原子分子振轉光譜的實驗和理論研究.萬方數據.2024-10-30