光波是由原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的電子產(chǎn)生的。各種物質(zhì)的原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)情況不同，所以它們發(fā)射的光波也不同。研究不同物質(zhì)的發(fā)光和吸收光的情況，有重要的理論和實(shí)際意義，已成為一門(mén)專(zhuān)門(mén)的學(xué)科--光譜學(xué)。發(fā)射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。發(fā)射光譜有兩種類(lèi)型：連續(xù)光譜和明線(xiàn)光譜。連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。例如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。

　　只含有一些不連續(xù)的亮線(xiàn)的光譜叫做明線(xiàn)光譜。明線(xiàn)光譜中的亮線(xiàn)叫做譜線(xiàn)，各條譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的光。稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線(xiàn)光譜。明線(xiàn)光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子光譜。觀察氣體的原子光譜，可以使用光譜管，它是一支中間比較細(xì)的封閉的玻璃管，里面裝有低壓氣體，管的兩端有兩個(gè)電極。把兩個(gè)電極接到高壓電源上，管里稀薄氣體發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生一定顏色的光。

　　觀察固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的原子光譜，可以把它們放到煤氣燈的火焰或電弧中去燒，使它們氣化后發(fā)光，就可以從分光鏡中看到它們的明線(xiàn)光譜。

　　實(shí)驗(yàn)證明，原子不同，發(fā)射的明線(xiàn)光譜也不同，每種元素的原子都有一定的明線(xiàn)光譜。每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此，明線(xiàn)光譜的譜線(xiàn)叫做原子的特征譜線(xiàn)。利用原子的特征譜線(xiàn)可以鑒別物質(zhì)和研究原子的結(jié)構(gòu)。

　　吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光(其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光)通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。例如，讓弧光燈發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的鈉氣(在酒精燈的燈心上放一些食鹽，食鹽受熱分解就會(huì)產(chǎn)生鈉氣)，然后用分光鏡來(lái)觀察，就會(huì)看到在連續(xù)光譜的背景中有兩條挨得很近的暗線(xiàn)，這就是鈉原子的吸收光譜。值得注意的是，各種原子的吸收光譜中的每一條暗線(xiàn)都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線(xiàn)相對(duì)應(yīng)。這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此，吸收光譜中的譜線(xiàn)(暗線(xiàn))，也是原子的特征譜線(xiàn)，只是通常在吸收光譜中看到的特征譜線(xiàn)比明線(xiàn)光譜中的少。

　　光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜線(xiàn)，因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成，這種方法叫做光譜分析。做光譜分析時(shí)，可以利用發(fā)射光譜，也可以利用吸收光譜。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)10-10克，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線(xiàn)，因而能夠把它檢查出來(lái)。光譜分析在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用：

　　在檢查半導(dǎo)體材料硅和鍺是不是達(dá)到了高純度的要求時(shí)，就要用到光譜分析;

　　在歷史上，光譜分析還幫助人們發(fā)現(xiàn)了許多新元素，例如：銣和銫就是從光譜中看到了以前所不知道的特征譜線(xiàn)而被發(fā)現(xiàn)的;

　　光譜分析對(duì)于研究天體的化學(xué)組成也很有用。十九世紀(jì)初，在研究太陽(yáng)光譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)它的連續(xù)光譜中有許多暗線(xiàn)。最初不知道這些暗線(xiàn)是怎樣形成的，后來(lái)人們了解了吸收光譜的成因，才知道這是太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)出的強(qiáng)光經(jīng)過(guò)溫度比較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜。仔細(xì)分析這些暗線(xiàn)，把它跟各種原子的特征譜線(xiàn)對(duì)照，人們就知道了太陽(yáng)大氣層中含有氫、氦、氮、碳、氧、鐵、鎂、硅、鈣、鈉等幾十種元素。

　　復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)分光后按波長(zhǎng)的大小依次排列的圖案，如太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)分光后形成按紅橙黃綠藍(lán)靛紫次序連續(xù)分布的彩色光譜。有關(guān)光譜的結(jié)構(gòu)，發(fā)生機(jī)制，性質(zhì)及其在科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用已經(jīng)累積了很豐富的知識(shí)并且構(gòu)成了一門(mén)很重要的學(xué)科～光譜學(xué)。光譜學(xué)的應(yīng)用非常廣泛，每種原子都有其獨(dú)特的光譜，猶如人們的“指紋”一樣各不相同。它們按一定規(guī)律形成若干光譜線(xiàn)系。原子光譜線(xiàn)系的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)是緊密相聯(lián)的，是研究原子結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。應(yīng)用光譜學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)方法可以進(jìn)行光譜分析，每一種元素都有它特有的標(biāo)識(shí)譜線(xiàn)，把某種物質(zhì)所生成的明線(xiàn)光譜和已知元素的標(biāo)識(shí)譜線(xiàn)進(jìn)行比較就可以知道這些物質(zhì)是由哪些元素組成的，用光譜不僅能定性分析物質(zhì)的化學(xué)成分，而且能確定元素含量的多少。光譜分析方法具有極高的靈敏度和準(zhǔn)確度。在地質(zhì)勘探中利用光譜分析就可以檢驗(yàn)礦石里所含微量的貴重金屬、稀有元素或放射性元素等。用光譜分析速度快，大大提高了工作效率，還可以用光譜分析研究天體的化學(xué)成分以及校定長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)原器等。

　　復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后，按波長(zhǎng)(或頻率)的大小依次排列的圖案。例如，太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡后形成按紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫次序連續(xù)分布的彩色光譜。紅色到紫色，相應(yīng)于波長(zhǎng)由7，700-3，900埃的區(qū)域，是為人眼所能感覺(jué)的可見(jiàn)部分。紅端之外為波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光，紫端之外則為波長(zhǎng)更短的紫外光，都不能為肉眼所覺(jué)察，但能用儀器記錄。

　　因此，按波長(zhǎng)區(qū)域不同，光譜可分為紅外光譜、可見(jiàn)光譜和紫外光譜;按產(chǎn)生的本質(zhì)不同，可分為原子光譜、分子光譜;按產(chǎn)生的方式不同，可分為發(fā)射光譜、吸收光譜和散射光譜;按光譜表觀形態(tài)不同，可分為線(xiàn)光譜、帶光譜和連續(xù)光譜。