光谱分析是基于每个元素具有的专属原子结构的事实来实现的。而光谱学是用于检测和量化材料中元素成分的技术。当样本吸收激励能量时，每个元素，会发射出特定波长或颜色的光。如果通过使用诸如棱镜的分光元件来分散该光，就能产生线状光谱。由于自然界没有两个元素具有相同的谱线图案，我们可以通过分析谱线来识别样品中包含的每个元素种类。另外，发射光的强度与样品中存在的元素的量成比例，因而也可以据此确定该元素的浓度。
这些谱线对应单个元素的原子结构是专属的。对于氢原子，原子序数为1，光谱相当简单而，原子序数为26的铁的光谱更为复杂，在光谱中出现了许多谱线，分别对应于多次发生的电子跃迁
。如果样品中存在多于一种元素，则对于每个元素将出现明显不同波长的光谱线。这些线必须被
合理地分开以便对样品中存在的元素进行识别和量化。为了实现这一点，需要光学系统。
