פיזיקה מולקולרית
פיזיקה מולקולרית היא חקר המאפיינים הפיזיקליים של מולקולות והקשרים הכימיים בין אטומים. מבין השיטות בענף זה, העיקרית והחשובה ביותר היא הספקטרוסקופיה. תחום זה קרוב במידה רבה לפיזיקה גרעינית וחופף בתחומים רבים עם כימיה תאורטית, כימיה פיזיקלית ופיזיקה כימית.
מחקרים רבים בתחילת דרכו של התחום, הראו כי בנוסף לתופעת עירור האלקטרונים והבאת המערכת למצב מעורר, מולקולות מסוגלות להסתובב ולרטוט. הסיבובים והתנודות בדידים, וכך גם רמות האנרגיה באטום. הפרשי האנרגיה הקטנים ביותר קיימים בין מצבים סיבוביים שונים, ולכן ספקטרום הסיבוביות מצוי בקצהו האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי (אורך גל של כ-30–150 מיקרומטר). לעומת זאת, ספקטרום התנודות מצוי בטווח אורך גל של 1-5 מיקרומטר. הספקטרום המתקבל ממעברי האלקטרונים הוא בעיקר בתחום הנראה ובתחום האולטרה סגול. מדידות של מאפיינים מספקטרום הסיבוב והתנודות של מולקולות, מאפשרות לדוגמה את חישוב המרחק בין גרעיני האטומים שבתוך מולקולה.
אחד ההיבטים החשובים של ענף זה הוא שתאוריית האורביטל האטומי הבסיסית מענף הפיזיקה גרעינית, מורחבת לתאוריית האורביטל המולקולרי.
