気体温度が高くなると(大雑把に言って1000Ｋ以上)，気体分子を構成する原子の間の距離が振動するようになる。気体の中では激しく振動する分子やゆっくり振動する分子など，種々の振動の大きさすなわち種々の振動エネルギ(飛び飛びの値を持つ)の大きさを持つ分子が存在する。この振動エネルギに対する分子数の分布は熱力学的平衡状態では温度で指定されるボルツマン分布をする。この温度を振動温度という。