同一電子態的不同振動-轉動能級間的躍遷所產生的光譜。因此,振轉光譜由若幹個譜帶組成,一個給定譜帶中的譜線都屬於同一振動躍遷。在任何實際分子中,轉動和振動是同時存在的。如果忽略振動與轉動的相互作用,則振子和轉子的能量可以簡單地相加。躍遷時的選擇定則與振子和轉子這兩個系統各自的選擇定則相同,即:

Δv=±1,ΔJ=±±1

式中 v為線性諧振子振動量子數; J為與轉動態對應的轉動量子數。隻有在某種例外的情況下,分子的電子角動量不等於零時,才能得到Δ J=0的躍遷。

  考慮從v′到v″的特定振動躍遷,所得的譜線的波數v值可由下式表示:

vv0+2B(J+1)

式中 B為分子的轉動常數(見 轉動光譜); v 0為不考慮轉動時的純振動躍遷的波數。由於Δ J的不同,這些光譜可分為兩組等距離的線系。

  ΔJ=-1時,相應的譜線系稱為P支,其波數vpv0-2BJ,從v0向長波端延伸。ΔJ=1時,相應的譜線系稱為R支,其波數vrv0+2B-2BJ,從v0向短波方向延伸。ΔJ=0相,相應的譜線系稱為Q支,當Q支不存在時,v0處沒有譜線(零隙),稱為譜帶基線。實際上由於振動和轉動間的相互作用,所觀察到的R支譜線系中的譜線逐漸收斂,P支譜線系中的譜線則發散開來。

  在異核雙原子分子(例如氯化氫HCl)中,有強的振轉光譜,而在同核的雙原子分子中,不存在純轉動光譜,也不存在振轉光譜。