就是原子或分子在外電場作用下能級和光譜發生分裂的現象。具體地講,就是在電場強度約為100萬伏/釐米時,原子發射的譜線的圖案是對稱的,其間隔大小與電場強度成正比。
在此之前,塞曼等科學家也做過此類研究,但都失敗了。斯塔克在鑿孔陰極後僅幾毫米處放置了第三個極板,並在這兩極之間加了2萬伏/釐米的電場,然後用分光計在垂直於射線的方向上測試,觀察到了光譜線的分裂。