Существуют три зоны электромагнитного спектра, представляющие особый интерес для определения химических соединений:

• Видимое ультрафиолетовое излучение имеет достаточную энергию для осуществления переходов молекулярных электронов на более высокие энергетические уровни. Это так называемая УФ-спектроскопия, полезность которой в основном ограничивается определением молекул с ненасыщенностью.
• Инфракрасное излучение вызывает переходы между колебательными уровнями молекулы. Связи между атомами молекулы не являются жесткими, а колеблются вокруг положения равновесия, и инфракрасное излучение способно перевести эти связи на более высокие уровни колебательной энергии. Это называется инфракрасной (ИК) спектроскопией.
• Радиоволны имеют достаточную энергию, чтобы заставить атомные ядра, находящиеся в магнитном поле, резонировать. Этот метод называется спектроскопией ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

И колебательный, и электронный, и ядерный спиновые уровни энергии квантуются, а энергии, необходимые для продвижения системы с более низкого уровня на более высокий, задаются дискретными величинами, характерными для каждой системы. Молекула будет поглощать электромагнитное излучение, если произведение $h\nu$ совпадает с разностью энергий между нижним уровнем, на котором она находится, и более высоким, на который она продвигается.