Keadaan energi molekular timbul dari rotasi seluruh molekul, dari getaran atom, dan dari perubahan konfigurasi elektronik: 1.
Keadaan rotasi terjadi pada interval energi cukup kecil yaitu 10
-3
eV. Ini sesuai dengan
spektrum gelombang mikro (10 -4 -10 -2 m). 2.
Keadaan vibrasi ditimbulkan oleh energi dari urutan 10
-1
eV. Gerak Transisi Transisi sesuai dengan
daerah inframerah (10 -6 -10 -4 m). 3.
Keadaan Elektronik molekul memiliki energi energi dari urutan beberapa eV ini. Transisi berada di
kisaran ultravioet visibel. Energi rotasi :
mengingat,
dimana I adalah momen inersia:
, Di mana
adalah massa berkurang dan
antar inti. Mengingat fakta bahwa momentum sudut orbital dikuantisasi, energi karena itu
dengan
. Frekuensi transisi diberikan
dan pilihan untuk transisi antara keadaan-keadaan rotasi diberikan oleh
Tingkat Tingkat Energi Rotasional
Molekul dwiatomik berotasi terhadap poros yang melalui pusat massanya
adalah jarak
Energi dari rotasi molekul seluruhnya berupa energi kinetic. Misalkan m1 dan m2 adalah massa masing masing atom yang bergerak dengan kelajuan v1 dan v2. Masing masing kecepatan linier tersebut ialah
dengan r1 ialah jarak dari atom m1 ke sumbu rotasi dan r2 adalah jarak adari atom m2 ke sumbu rotasi. Momentum angular rotasi terhadap porosnya ialah
Dengan I adalah momen inersia Energi rotasinya adalah
angular. Momentum angular ini merupakan variabel dinamis yaitu harganya terkuantisasi bergantung pada bilangan kuantum orbital Bila sumbu rotasinya melalui pusat massa molekul maka
Dan panjang ikatan (bond length) dapat dinyatakan dengan
Maka,
Momen inersia terhadap pusat massa menjadi
Dengan M adalah massa reduksi
Dengan demikian energi rotasional molekul dwi atomic menjadi 2
Tingkat energi rotasional ialah pada l =0, E= 0 Tingkat energi eksitasi rotasi pertama pada
Tingkat energi eksitasi rotasi kedua pada
Apabila terjadi transisi dari tingkat energi rotasional tinggi ke tingkat energi rotasional dibawahnya maka molekul akan memancarkan energi sebesar
Sebaliknya apabila molekul menyerap foton dari luar maka molekul akan tereksitasi dari keadaan energi awal ke keadaan energi rotasi diatasnya.
