光譜分析是基于每個元素具有的專屬原子結構的事實來實現的。而光譜學是用于檢測和量化材料中元素成分的技術。當樣本吸收激勵能量時，每個元素，會發射出特定波長或顏色的光。如果通過使用諸如棱鏡的分光元件來分散該光，就能產生線狀光譜。由于自然界沒有兩個元素具有相同的譜線圖案，我們可以通過分析譜線來識別樣品中包含的每個元素種類。另外，發射光的強度與樣品中存在的元素的量成比例，因而也可以據此確定該元素的濃度。

     這些譜線對應單個元素的原子結構是專屬的。對于氫原子，原子序數為1，光譜相當簡單而，原子序數為26的鐵的光譜更為復雜，在光譜中出現了許多譜線，分別對應于多次發生的電子躍遷

。如果樣品中存在多于一種元素，則對于每個元素將出現明顯不同波長的光譜線。這些線必須被

合理地分開以便對樣品中存在的元素進行識別和量化。為了實現這一點，需要光學系統。