分子中的電子總是處在某一種運動狀態中，每一種狀態都具有一定的能量，屬于一定的能級。 電子由于受到光、熱、電的激發，從一個能級轉移到另一個能級，稱為躍遷。當這些電子吸收了外來輻射的能量，就從一個能量較低的能級躍遷到另一個能量較高的能級。由于分子內部運動所牽涉到的能級變化比較復雜，分子吸收光譜也就比較復雜。在分子內部除了電子運動狀態之外，還有核間的相對運動，即核的振動和分子繞重心的轉動。而振動能和轉動能，按量子力學計算是不連續的，即具有量子化的性質。所以，一個分子吸收了外來輻射之后，它的能量變化△E為其振動能變化△Ev、轉動能變化△Er以及電子運動能量變化△Ee的總和。
物質對不同波長的光線具有不同的吸收能力，物質也只能選擇性地吸收那些能量相當于該分子振動能變化△Ev 、轉動能變化△Er以及電子運動能量變化△Ee總和的輻射。
由于各種物質分子內部結構的不同，分子的能級也千差萬別，各種能級之間的間隔也互不相同，這樣就 決定了它們對不同波長光線的選擇吸收。