Forskjellige energioverganger gir forskjellige fotonenergier og dermed forskjellige frekvenser (f) (eventuelt bølgelengder) for fotonene. Hver frekvens gir opphav til en linje i atomspektret. Hvert stoff har sitt unike atomspekter. Spektroskopi kan derfor brukes til å identifisere ulike stoffer i en ukjent blanding. På samme måte kan spektrene av molekyler brukes i kjemisk analyse av substanser.