在化学键中，原子基本保持一定的距离，这是一个平衡点（键长），如果没有外力作用，原子既不能靠得更近，也不能相互远离。显然，原子间存在吸引力和排斥力，使其在某一位置达到平衡。吸引力与排斥力之和即为系统的总势能。

势能阱是材料物理性质的一个重要数据。化合物中的原子结合是否紧密，可直接影响熔点，弹性模量，热膨胀系数等性质。较深的势能阱表示原子间结合较紧密，其对应的材料就较难熔融，并具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数。

总势能与原子间距离变化的曲线称为势能图（势能阱）。

热膨胀是晶体最重要的基本性质之一。掌握晶体热膨胀的变化规律，对生产实践中合理选择和使用材料有着重要的意义。

晶体温度上升体积膨胀，晶体平均原子间距在增加，原子的振动能量上升。严格来说，原子若作简谐振动，则振幅关于原子平衡位置对称，温度升高并不会使晶体体积膨胀 实际上原子的振动势能曲线并不是对称的抛物线，而是越向右越平滑。