20世纪30年代以前，原子物理学的光谱学实验主要在可见光波段进行，以测量波长为主，测量光谱的精细结构和超精细结构的准确度不高，测量分子光谱的准确度也不高。第二次世界大战以后，电子学和微波技术有了很大进展，探测仪器的灵敏度、分辨率有了大幅度提高，实验技术也有了革新。微波波谱学以测量频率为主，利用振荡器、磁控管、调速管等产生单频微波，通过平行金属线、同轴线或波导管透过含有被分析物质的共振腔，探测物质在随时间缓慢变化的电场或磁场下所造成的辐射衰减响应。利用微波波谱方法，准确测定了一些原子的超精细结构、兰姆移位、电子和μ子的反常磁矩，分子键长等等。