当一束光谱辐射穿过一个吸收-散射介质层时，其强度成指数函数衰减。假设表示在处进入控制体的方向的辐射强度，在处方向的辐射强度计算式为：

…（1）

式中为光谱波长；为衰减系数，通常由吸收系数和散射系数相加而成：，反映衰减既可能因介质吸收而引起，也可能因介质散射而引起，或者两者效应同时存在。

常常用微分方程表示贝尔定律如下：

…（2）

上式给出：光谱辐射强度在衰减系数为的介质中传递距离后的变化量，与初始辐射强度和传递距离成正比，比例系数为衰减系数。

贝尔定律有广泛的应用。不同的介质对不同辐射的传递过程的影响体现在衰减系数（包含吸收系数和散射系数）随波长的变化特性上。贝尔定律常常用于从介质对外加辐射的透射检测中获取介质密度、浓度分布等的定性和定量信息，比如医学体检中常用的X射线胸透检测，光衰减法检测大气中的黑碳气溶胶浓度，以及可调谐半导体激光吸收光谱技术用于检测气相（液相）介质中不同成分的浓度和/或温度等。