任何物質(zhì)都是由元素組成的，而元素又都是由原子組成的，原子是由原子核和電子組成，每個(gè)電子 都處在一定的能級(jí)上，具有一定的能量，在正常狀態(tài)下，原子處在穩(wěn)定狀態(tài)，它的能量低，這種狀態(tài) 稱基態(tài)。

當(dāng)物質(zhì)受到外界能量 ( 電能和熱能 ) 的作用時(shí)，核外電子就躍遷到能級(jí)，處于能態(tài) ( 激發(fā)態(tài) ) 電子是不穩(wěn)定的，激發(fā)態(tài)原子可存在的時(shí)間約 10 -8 秒，它從能態(tài)躍遷到基態(tài)，或較低能態(tài)時(shí)，把多余 的能量以光的形式釋放出來，原子能級(jí)躍遷圖見圖。

橫坐標(biāo)表示原子所處的能級(jí)； Eo 為基態(tài)能級(jí)的能量，一般為零表示，釋放出的能量 Δ E 與輻射出 的光波長(zhǎng) λ 有如下關(guān)系。

 式中：

Δ E 釋放出的能量，

Eh 能態(tài)的能量，

E1 低能態(tài)的能量，

c 光速 (3X10 l0 厘米 / 秒 ) h

勃朗克常數(shù) λ 輻射光的波長(zhǎng)

圖中縱坐標(biāo)表示各能級(jí)所具有的能量， 因?yàn)槊恳环N元素的基態(tài)是不相同的，激發(fā)態(tài)也是不一樣的，所以發(fā)射的光子是不一致的，也就是波 長(zhǎng)不相同的.

依據(jù)波長(zhǎng)入可以決定是那一種元素， 這就是光譜的定性分析。 另一方面譜線的強(qiáng)度是由發(fā)射該譜線 的光子數(shù)目來決定的， 光子數(shù)目多則強(qiáng)度大， 反之則弱， 而光子的數(shù)目又和處于基態(tài)的原子數(shù)目所決定， 而基態(tài)原子數(shù)目又取決于某元素含量多少，這樣，根據(jù)譜線強(qiáng)度就可以得到某元素的含量。