振动自由度

分析化学中，分子基本震动数目，或独立振动数目。

分子的运动由平动、转动和振动三部分组成。平动可视为分子的质心在空间

的位置变化，转动可视为分子在空间取向的变化，振动则可看成分子在其质心和

空间取向不变时，分子中原子相对位置的变化。对于一个原子数为 N 的分子来

说， 总共具有 3N个运动自由度， 需要3个空间坐标来确定这个分子质心的位置，

如果这个分子是非直线的，则需要3个坐标来确定分子在空间的取向；如果是直

线分子，2个坐标就可以确定分子在空间的取向。因此需要6个坐标确定非线性

分子的平动和转动自由度，5个坐标确定线性分子的平动和转动自由度。在确定

分子的平动和转动自由度数量后，剩下的就是分子的振动自由度。

从以上的讨论可以看出，一个非线性分子具有 3N-6 个振动自由度，线性分

子具有 3N-5 个振动自由度。每个振动自由度代表一种独立的振动方式，称为简

正模式（normal modal）。在简正模式中，分子的质心和空间取向保持不变，每个

原子以相同的频率在平衡位置附近振动，同时通过平衡点。简正模式是分子最基

本的振动方式。