不同顏色的光表明它的波長不同。從短波的紫外光到長波的紅外光組成全部可見光。按照波長分開而排列的一系列不同波長的光就組成所謂光譜。 物質能發射光譜，物質對光具有吸收散射等作用，這些現象都可以用來作物質的測定。
通常，進行光譜分析所用的激發光源是火焰、電弧或火花，在光源的作用下，分析物質處在高溫氣態中，一般離解為原子或離子，激發后發射的是線狀光譜。所以光譜分析所利用的是線狀光譜中的譜線。并且所得出結果只能給出組成物質的元素種類及含量，而不是物質的分子構造。
每一種元素的原子被激發后，都可以產生一組其特征光譜，而特征光譜的出現就能證明此種元素在輻射源中存在。原子或離子被激發而產生的數萬條光譜的譜線已經被測定了它的波長。由于測定波長能達到很高的準確度，光譜中的大部分譜線都可以準確無誤地確定其由哪一種元素產生，所以光譜作定性分析是十分可靠的方法，既靈敏、快速，又簡單。
當樣品中某一元素的含量不太高時，該元素發射的光譜譜線的強度與它的含量成正比。這個關系成為光譜定量分析的基礎，并使光譜定量分析成為非常方便的方法。光譜定量分析比化學分析快，并且用較少的樣品即可進行。
物質發射的光譜須用分光器進行。分光器須有三個元件：入射狹縫，將不同波長的光按波長分開和排列成行的光柵，以及能聚焦成像以形成譜線的出射狹縫（譜線即為狹縫的像）。
譜線落在焦面上，可用感光板攝取，或用目鏡觀察（對于可見光），或用一出射狹縫接收（使其與近旁其他譜線區分）。其中一種方式為攝譜儀，其次一種方式則為看譜鏡，而第三種則為單色儀如在許多譜線處裝上出射狹縫，并在出射狹縫后面設置光電接收裝置（光電倍增管），即成為光電直讀光譜儀。
