用分辨率很高的光谱学方法研究原子光谱时，可以发现许多原子光谱线由多条线构成，呈现出非常精细的结构，大约比精细结构小3个数量级，称之为超精细结构。由于核磁矩和核电四极矩引起的原子能级和光谱的多重分裂，须用分辨本领很高的分光仪器观测。