同位素核質量的不同使原子或分子的能級發生變化,引起原子光譜或分子光譜的譜線位移。
核自旋的不同,引起光譜精細結構的變化。如果分子中某些元素一部分被不同的同位素取代,從而破壞了分子的對稱性,則能引起譜線分裂,并在紅外光譜和并合散射光譜的振動結構中出現新的譜線和譜帶。