De enkleste molekylene består kun av to atomer og sies derfor å være diatomiske. Typiske eksempel er nitrogenmolekylet N og karbonmonoksid CO eller "kullos". Avstanden mellom de to atomene er gitt ved en balansering av forskjellige krefter som virker på dem. Men molekylet kan også befinne seg i eksisterte tilstander som tilsvarer svingninger rundt denne likevektsavstanden. De kan beskrives som en harmonisk oscillator som har kvantiserte energier. Energiforskjellen mellom grunntilstanden og første, eksiterte tilstand er der er oscillatorens vinkelfrekvens. Den resulterende, karakteristiske temperatur er for de aller fleste molekyl mye høyere enn typisk romtemperatur. Derfor vil ikke denne indre frihetsgraden bidra til den spesifikke varmekapasiteten ved vanlige temperaturer.