回転準位
で表される。直線形の剛体は方位角 φ {\displaystyle \phi } と 天頂角 θ {\displaystyle \theta } で記述できるので、波動関数は Y ( θ , φ ) {\displaystyle Y(\theta ,\phi )} と記される。時間変化を含まないシュレーディンガー方程式
H ^ Y ( θ , φ ) = E Y ( θ , φ ) {\displaystyle {\hat {H}}Y(\theta ,\phi )=EY(\theta ,\phi )}
は
− ħ 2 2 I ( 1 sin  θ ∂ ∂ θ ( sin  θ ∂ ∂ θ ) + 1 sin 2  θ ∂ 2 ∂ φ 2 ) Y ( θ , φ ) = E Y ( θ , φ ) {\displaystyle -{\frac {\hbar ^{2}}{2I}}\left({\frac {1}{\sin \theta }}{\frac {\partial }{\partial \theta }}\left(\sin \theta {\frac {\partial }{\partial \theta }}\right)+{\frac {1}{\sin ^{2}\theta }}{\frac {\partial ^{2}}{\partial \phi ^{2}}}\right)Y(\theta ,\phi )=EY(\theta ,\phi )}