Una banda de absorción es un intervalo de longitudes de onda o, de manera equivalente, frecuencias o energías. Según la mecánica cuántica , los átomos y las moléculas solo pueden absorber ciertas cantidades de energía o existir en estados específicos. Cuando tales cuantos de radiación electromagnética son emitidos o absorbidos por un átomo o una molécula, la energía de la radiación cambia el estado del átomo o molécula de un estado inicial a un estado final . El intervalo de longitudes de onda, en el espectro electromagnético , que constituye la banda de absorción es característico de una transición particular de un estado inicial dado a un estado final dado en una sustancia dada.
Las transiciones electromagnéticas en los átomos, moléculas y materia condensada tienen lugar principalmente en las partes visible y ultravioleta del espectro . Los electrones internos de átomos, junto con otros fenómenos, se observan a través de espectrometría de absorción de rayos X . Las transiciones electromagnéticas en el núcleo atómico se observan con espectroscopía de Mössbauer , en rayos gamma .
Para un sólido compuesto por moléculas, los principales factores que explican el ensanchamiento de una línea espectral en una banda de absorción son las distribuciones de las energías vibratoria y rotacional de las moléculas en la muestra, así como las de sus estados excitados . Para los cristales sólidos, la forma de las bandas de absorción está determinada por la densidad de los estados electrónicos de los estados electrónicos inicial y final o retículas vibratorias, llamadas fonones , de la estructura cristalina .
Las transiciones de vibración y fonón se encuentran en la porción del espectro infrarrojo , en longitudes de onda entre 1 y 30 micrones .
Las transiciones rotacionales tienen lugar en las regiones de infrarrojo lejano y microondas del espectro.
Las bandas de absorción en el dominio de radio se observan en espectroscopía de RMN . Los intervalos e intensidades de frecuencia están determinados por los momentos magnéticos de los núcleos observados, el campo magnético aplicado y las diferencias en los números de ocupación de los estados magnéticos.
En oxígeno :
En ozono :
En nitrógeno :