molekulák színképe – Az atomi színképeknél lényegesen bonyolultabbak, mivel újabb szabadságfokok jelennek meg a molekula belső mozgásában. Az elektronátmenetek mellett (1–10 eV) kvantált rezgési (0,01–1 eV) és forgási (10^-3–10^-4 eV) állapotok gerjeszthetők, és ezek egymásra szuperponálód­hatnak. A rezgési és forgási átmeneteknél elnyelt vagy kisugárzott fény hullámhossza az infravörös tartományba esik. Egy N atomos molekulának 3N-6 rezgési modusa van jellegzetes ν frekvenciákkal (normál modusok), és 3 tengely körül foroghat (lineáris molekulánál 3N-5 normál modus). A molekula alapállapotában az atommagok olyan elrendeződést vesznek fel, ahol a kölcsönhatási energia minimális. Elektrongerjesztésnél ez a feltétel már nem teljesül (Franck–Condon elv), ezért a rezgési és forgási állapotok is gerjesztődnek. Ha a molekula sugárzással tér vissza az alapállapotba (fluo­reszcencia), ezt megelőzi egy belső rezgési átmenet, ezért a fluoreszcens sugárzás hosszabb hullámhosszok felé tolódik (Stokes-eltolódás). Egy két­atomos molekula elektronátmeneténél a színkép egy sorozatból áll (egy normál modus), amely egy hullámhossznál torlódik, és rövidebb hullám­hosszoknál folytonossá válik. Ebből a molekula disszociációs energiája határozható meg. Nagyobb molekuláknál a színkép összetettebb, részben folytonos sávok jelennek meg. Pl. a szemben lévő retinál molekula három abszorpciós sávval rendelkezik, lehetővé téve a színes látást.