光譜分析儀是根據原子所發射的光譜來測定物質的化學組分的。不同物質由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個結構緊密的原子核，核外圍繞著不斷運動的電子。每個電子處于一定的能級上，具有一定的能量。
 

　　在正常的情況下，原子處于穩定狀態，它的能量是低的，這種狀態稱為基態。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時，原子由于與高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態躍遷到更高的能級上，處在這種狀態的原子稱激發態。
 

　　電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位，當外加的能量足夠大時，原子中的電子脫離原子核的束縛力，使原子成為離子，這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為一級電離電位。
 

　　離子中的外層電子也能被激發，其所需的能量即為相應離子的激發電位。處于激發態的原子是十分不穩定的，在極短的時間內便躍遷至基態或其它較低的能級上。
 

　　當原子從較高能級躍遷到基態或其它較低的能級的過程中，將釋放出多余的能量，這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的，其輻射的能量可用下式表示:(1)E2、E1分別為高能級、低能級的能量，h為普朗克(Planck)常數;v及λ分別為所發射電磁波的頻率及波長，c為光在真空中的速度。
 

　　每一條所發射的譜線的波長，取決于躍遷前后兩個能級之差。由于原子的能級很多，原子在被激發后，其外層電子可有不同的躍遷，但這些躍遷應遵循一定的規則(即"光譜選律")，因此對特定元素的原子可產生一系列不同波長的特征光譜線，這些譜線按一定的順序排列，并保持一定的強度比例。
 

　　光譜分析儀就是從識別這些元素的特征光譜來鑒別元素的存在(定性分析)，而這些光譜線的強度又與試樣中該元素的含量有關，因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。這就是發射光譜分析的基本依據。