Obserwuje się też, że niektóre linie występują w kierunku prostopadłym i równoległym do pola elektrycznego, niektóre tylko w kierunku równoległym, a inne tylko w kierunku prostopadłym. Linie występujące w kierunku prostopadłym do pola są spolaryzowane niektóre równolegle inne prostopadle do pola elektrycznego.
Efekt Starka obserwuje się również w widmach rotacyjnych cząsteczek będących w polu elektrycznym. Zjawisko to wykorzystuje się do pomiaru elektrycznego momentu dipolowego cząsteczek.
Wyjaśnienie zjawiska Zjawisko wyjaśnia mechanika kwantowa.
Pole elektryczne usuwa degenerację ze względu na poboczną liczbę kwantową.
Rozszczepienie poziomów energetycznych otrzymujemy wówczas ze wzoru:
gdzie: oznacza natężenie pola elektrycznego – masę zredukowaną elektronu
Występuje tu liniowy efekt Starka, gdyż zachodzą proporcjonalności: oraz
Jeżeli atom nie ma własnego momentu dipolowego, co można zapisać wyrażeniem:
wówczas pole elektryczne indukuje moment dipolowy tego dielektryka
Występuje wówczas kwadratowy efekt Starka, gdzie:
Efekt Starka nie umożliwia wyznaczenia liczb kwantowych atomów.