勢能面

水分子勢能面: 勢能最低點對應優化後的水分子結構， O-H 鍵長 0.0958nm， H-O-H尖角為 104.5°

勢能面，表示某一微觀體系的勢能和相關參數（通常為原子坐標）之間的函數關係，是勢能函數的圖像。勢能面用一個或更多的坐標去表示，當用一個坐標去表示時，勢能面通常被稱為「勢能曲線」。

勢能面概念被用在物理以及化學領域, 尤其是它們的理論研究分支。 勢能面可以被用來從理論層面理解由原子組成的物質的性質, 例如：搜尋分子的最低能量構形或者計算化學反應速率。

勢能面類似於對地形的描述：對於一個有兩個自由度的體系（例如：一個鍵長、一個鍵角），體系的勢能可以類比為地形的高度，兩個自由度可以類比為描述某位置的坐標。通過這樣的描述，體系勢能隨坐標的變化可以很直觀地被表示出來。

體系總勢能與原子在空間的排布有關，是原子坐標等參數的函數，可以用一條曲線或一個多維表面表示。狹義的講，將參數多於一個的勢能圖像叫做「(超)勢能面」，而一維勢能函數的圖像稱為「勢能曲線」。勢能面的多項式表面形式與它們在勢能理論里的應用，有着自然的對應關係，而這種關係牽涉到對這些表面相互之間的調和函數。

數學定義與計算

例如：Morse勢和簡諧勢阱是量子化學和量子物理中常用的勢能曲線。但是這些簡單的勢能曲線只能用於描述比較簡單的化學系統，如氫分子與兩氫原子距離之間的關係。對於真實的化學反應，構築勢能面必須考慮反應物和產物分子的所有可能取向，及各取向對應的電子能。

構築勢能面，原則上可以通過量子力學計算得到，也可以通過經驗或半經驗的方法得到。