行光谱学测量就能够知道该物质的组成以及物理性质。在对谱线进行了细致的分析后，科学家发现一些谱线有着精细结构的裂分。这是因为自旋与最外层电子运动间的相互作用，也被称作自旋-轨道耦合。当原子位于外部磁场中时，谱线能够裂分成三个或多个部分，这个现象被叫做塞曼效应，其原因是原子的磁矩及其电子与外部磁场的相互作用。一些原子拥有许多相同能级电子排布，因而只产生一条谱线。当这些原子被安置在外部磁场中时，这几种电子排布的能级就有了一些细小的区别，这样就出现了裂分。外部电场的存在也能导致类似的现象发生，被成为斯塔克效应。