根據(jù)光譜學(xué)理論，所有物質(zhì)的原子或分子受到激勵時既能發(fā)射一定波長的電磁波，也能吸收這一波長的電磁波。當(dāng)一束白光通過棱鏡或光柵時，就被分散成一系列不同波長的色帶——光譜，這就是色散現(xiàn)象。

光譜儀器主要由光源、單色器和探測器組成。發(fā)射光譜儀器最常用的光源是使樣品激發(fā)出的電火花、交直流電弧、感應(yīng)耦合等離子體和激光等。吸收光譜儀器的光源主要采用各種紫外、可見或紅外光源或能發(fā)射某一元素所特有譜線的空心陰極燈（由矩形脈沖供電）。已有70余種元素和30多種復(fù)合元素的空心陰極燈，可在很短時間內(nèi)變換元素?zé)艋蛘{(diào)節(jié)燈光的強度。

單色器由分光元件和狹縫組成，它的作用是將光波按波長分散開來，又稱分光器或單色儀，過去用棱鏡分光，新型儀器已大多改用光柵，故光譜儀器又分為光柵光譜儀或棱鏡光譜儀。棱鏡光譜儀在紫外波段有較大的色散率，常用于堿金屬、稀土元素和礦物分析。光柵按制造工藝可分為刻劃光柵和全息光柵，按工作表面幾何形狀可分為平面光柵和凹面光柵等。為了提高儀器的分辨本領(lǐng)和信噪比，可以采用更密的光柵刻線或用幾塊光柵組合成單色器。

探測器的作用是探測、顯示或記錄各譜線的位置和強度。在攝譜儀中采用感光板記錄，然后再用光譜投影儀和測微光度計測量。光量計和分光光度計都用光電器件（如光電倍增管）或熱電器件（如熱電偶等）作檢測元件，經(jīng)光電變換放大后用檢流計顯示或用計算機處理。