光与物质相互作用产生能级跃迁时，将吸收或发射与物质分子或原子能级相对应特定波长的光能，形成相应的特征光谱。因此，不同的物质具有不同的特征光谱，根据物质的特征光谱，就可以研究物质的组成和结构。

根据光与物质作用机理的不同，光谱分析法分为发射光谱分析法、吸收光谱分析法、荧光光谱分析法和拉曼光谱分析法。光谱分析法还可分为分子光谱和原子光谱。

根据物质的分子、原子或离子被激发而产生特征辐射，这些特征辐射的频率与激发态和基态的能级差有关，通过判断这种特征辐射的存在及其强度的大小，对各物质进行定性和定量分析。已发展出了多种发射光谱分析技术，如电感耦合等离子体发射光谱仪、火花或电弧直读光谱仪、摄谱仪、等离子体发射光谱分析等。主要用于冶金、地质、石油、环保、化工、食品、医药等方面的样品分析。

光照射物质时，满足物质分子或原子从基态到激发态跃迁频率或波长的光，将被物质选择性的吸收，即物质的特征吸收光谱。通过吸收光谱分析获得物质成分定性和浓度定量信息。已发展出了多种系数光谱分析技术，如原子吸收光谱分析、分子吸收光谱分析、紫外差分吸收光谱分析、可调谐激光吸收光谱分析等。

利用干涉仪干涉调频工作原理，将光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品，由计算机系统经傅里叶变换获得光谱图。

一定频率或波长的光照射物质时，物质分子或原子由基态跃迁到激发态，由激发态再回到基态时发射的光称为荧光。通过对激发物质荧光过程中的激发光谱、发射光谱、荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等的分析，获得物质多种定性和定量特性的信息。采用高强度激光作为激发光，将更多的分子激发到到激发量子态，从而极大地提高荧光光谱的灵敏度。

一定频率或波长的光照射物质时所发生的非弹性散射，存在与入射光频率不同的散射光，在入射光频率两边对称分布着若干条弱发射谱线。该现象是1928年由印度物理学家C.V.拉曼发现，称为拉曼效应。通过对拉曼光谱的分析，得到分子振动、转动方面信息，用于分子结构定性和定量方面的研究，高强度激光、共振激发、表面增强技术等极大的促进了拉曼光谱分析技术的发展。

光谱分连续光谱、带状光谱和线状光谱。连续光谱是物质发出（或吸收）多种波长的光相互重叠产生，如：白织光、日光；带状光谱是气体分子在高温下激发产生的电子能级跃迁、分子振动能级跃迁、转动能级跃迁(分子光谱)；线状光谱是气态原子或离子受高温激发，外层电子产生跃迁(原子光谱、离子光谱)。

主要有：①分析速度较快，分析时间在几秒到几分钟的时间；②无须采样和样品预处理，直接测量、自动分析、遥测；③复杂物质、混合成分的直接光谱定性和定量分析；④非接触、非侵入式分析，无样品损坏、损失；⑤选择性好、灵敏度高，通过特征光谱的选择，测定化学性质相近的元素和化合物，对痕量成分的分析灵敏度可达10^-9量级。

光谱分析法的局限性主要有：①光谱定量分析建立在相对比较的基础上，有一套标准样品或标准光谱作为基准，而且要求标准样品的组成和结构状态应与被分析的样品基本一致，这比较困难。②光谱分析法需要使用光谱仪或分光光度计进行测量。各种结构的物质都具有特征光谱，随着新技术的采用（定量分析的线性范围变宽，使高低含量不同的元素可同时测定，还可以进行微区分析。

通过光谱分析法发现了很多化学元素。光谱分析法已成为常用的灵敏、快速、准确的近代仪器分析方法之一，广泛应用于地质、冶金、石油、化工、农业、医药、生物化学、环境保护等许多方面。