描述一个自由原子需要三个独立的座标，一般称此原子具有三个自由度(degree of freedom)。若一具有N个原子而原子间并不成键时，此系统具有3N个自由度。倘若此N个原子结合成分子时，则有三个自由度代表分子的平移运动。分子若非为线性时，则又需三个转动自由度。如为线性分子则需二个转动自由度，因此整个分子之自由度变为3N-6或3N-5个，称之为内自由度(internal degrees of freedom)。分子的每一个内自由度，实则对应于分子的某一振动模态(mode of vibration)，不同的振动模态代表分子中，原子间的相互运动（参见 vibrational energy level），亦即分子振动的方式。分子振动时不同的模态具有不同的振动能量。