Em um aparato de espectroscopia de massas, produz-se um feixe de átomos ou de moléculas ionizadas com carga q e velocidade !$ \vec{v} !$, que passa por um seletor de velocidades (região de campo elétrico !$ \vec{E} !$ e de campo magnético !$ \vec{B} !$ , ortogonal a !$ \vec{E} !$, ambos perpendiculares a !$ \vec{v} !$) e, depois, por um seletor de momento linear, o qual corresponde a uma região onde um único campo magnético !$ \vec{B} !$ deflete o feixe em uma trajetória circular de raio R. Resulta, daí, a expressão para a medida da massa dos átomos/moléculas do feixe: !$ M = q R |\vec{B}|^2 / |\vec{E}| !$. Para medir massas com precisão !$ 1:10^6 !$, todas as grandezas dessa expressão precisariam ser conhecidas com essa precisão, o que pode não ser factível em muitos instrumentos. Na prática, uma alternativa consiste em calibrar o instrumento para uma particular massa, determinando as demais por medidas relativas. Adota-se como referência a massa atômica do isótopo !$ ^{12}C !$ como sendo exatamente !$ 12,000000u !$ u1 é uma unidade de massa atômica.

Se quiséssemos medir a massa de !$ ^1H !$, que é consideravelmente distinta da massa de !$ ^{12}C !$ , isso requereria uma precisão difícil de alcançar na medida dos campos elétrico e magnético. Em vez disso, é melhor medir a pequena diferença de massa entre duas moléculas de massas próximas, tais como o nonano (!$ C_9H_{20} !$) e o naftaleno (!$ C_{10}H_{8} !$), ambos com número de massa 128. Usando o aparato, mede-se M(!$ C_9H_{20} !$) - (!$ C_{10}H_{8} !$) = !$ 0,093900 u !$. Desprezando-se a pequena diferença entre as energias de ligação das duas moléculas, e considerando-as compostas apenas dos isótopos !$ ^{12}C !$ e !$ ^1H !$, tem-se: