原子の原子核の持つ核スピンと電子の持つスピンが同じ方向を向いている場合はエネルギーは高く、反平行のときはエネルギーが低い。このような相互作用をスピン-スピン相互作用という。この2つのエネルギー状態を遷移することによって生じるスペクトル線を超微細構造線という。