光波是由原子內部中運動的電子產生的。由於每種物質的原子內部電子的運動情況都不同，所以它們發射的光波也不同。研究不同物質的發光以及吸收光的情況，有很重要的理論和實際意義，現在已成為一門專業的學科——光譜學。
發射光譜物體發光直接產生的光譜叫做發射光譜。發射光譜有兩種類型，連續光譜和明線光譜。
連續分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續光譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體的發射光譜是連續光譜。例如電燈絲髮出的光、熾熱的鋼水發出的光都形成連續光譜。
只含有一些不連續的亮線的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫做譜線，各條譜線對應於不同波長的光。稀薄氣體或金屬的蒸氣的發射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態的原子發射的，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的封閉的玻璃管，裡面裝有低壓氣體，管的兩端有兩個電極。把兩個電極接到高壓電源上，管裡稀薄氣體發生輝光放電，產生一定顏色的光。
觀察固態或液態物質的原子光譜，可以把它們放到煤氣燈的火焰或電弧中去燒，使它們氣化後發光，就可以從分光鏡中看到它們的明線光譜。
實驗證明，原子不同，發射的明線光譜也不同，每種元素的原子都有一定的明線光譜。每種原子只能發出具有本身特徵的某些波長的光，因此，明線光譜的譜線叫做原子的特徵譜線。利用原子的特徵譜線可以鑑別物質和研究原子的結構。
吸收光譜高溫物體發出的白光（其中包含連續分布的一切波長的光）通過物質時，某些波長的光被物質吸收後產生的光譜，叫做吸收光譜。例如，讓弧光燈發出的白光通過溫度較低的鈉氣（在酒精燈的燈心上放一些食鹽，食鹽受熱分解就會產生鈉氣），然後用分光鏡來觀察，就會看到在連續光譜的背景中有兩條挨得很近的暗線，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都跟該種原子的發射光譜中的一條明線相對應．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發出的光。因此，吸收光譜中的譜線（暗線），也是原子的特徵譜線，只是通常在吸收光譜中看到的特徵譜線比明線光譜中的少。
光譜分析由於每種原子都有自己的特徵譜線，因此可以根據光譜來鑑別物質和確定它的化學組成，這種方法叫做光譜分析。做光譜分析時，可以利用發射光譜，也可以利用吸收光譜。這種方法的優點是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質中的含量達10-10克，就可以從光譜中發現它的特徵譜線，因而能夠把它檢查出來。
光譜分析在科學技術中的應用
① 在檢查半導體材料矽和鍺是不是達到了高純度的要求時，就要用到光譜分析；
② 在歷史上，光譜分析還幫助人們發現了許多新元素，例如銣和銫就是從光譜中看到了以前所不知道的特徵譜線而被發現的；
③光譜分析對於研究天體的化學組成也很有用。十九世紀初，在研究太陽光譜時，發現它的連續光譜中有許多暗線。最初不知道這些暗線是怎樣形成的，後來人們了解了吸收光譜的成因，才知道這是太陽內部發出的強光經過溫度比較低的太陽大氣層時產生的吸收光譜。仔細分析這些暗線，把它跟各種原子的特徵譜線對照，人們就知道了太陽大氣層中含有氫、氦、氮、碳、氧、鐵、鎂、矽、鈣、鈉等幾十種元素。
複色光經過色散系統分光後按波長的大小依次排列的圖案，如太陽光經過分光後形成按紅橙黃綠藍靛紫次序連續分布的彩色光譜。有關光譜的結構，發生機制，性質及其在科學研究、生產實踐中的應用已經累積了很豐富的知識並且構成了一門很重要的學科～光譜學。光譜學的應用非常廣泛，每種原子都有其獨特的光譜，猶如人們的「指紋」一樣各不相同。它們按一定規律形成若干光譜線系。原子光譜線系的性質與原子結構是緊密相聯的，是研究原子結構的重要依據。應用光譜學的原理和實驗方法可以進行光譜分析，每一種元素都有它特有的標識譜線，把某種物質所生成的明線光譜和已知元素的標識譜線進行比較就可以知道這些物質是由哪些元素組成的，用光譜不僅能定性分析物質的化學成分，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確度。在地質勘探中利用光譜分析就可以檢驗礦石裡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成分以及校定長度的標準原器等。
複色光經過色散系統（如稜鏡、光柵）分光後，按波長（或頻率）的大小依次排列的圖案。例如，太陽光經過三稜鏡後形成按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫次序連續分布的彩色光譜。紅色到紫色，相應于波長由7700-3900埃的區域，是為人眼所能感覺的可見部分。紅端之外為波長更長的紅外光，紫端之外則為波長更短的紫外光，都不能為肉眼所覺察，但能用儀器記錄。
因此，按波長區域不同，光譜可分為紅外光譜、可見光譜和紫外光譜；按產生的本質不同，可分為原子光譜、分子光譜；按產生的方式不同，可分為發射光譜、吸收光譜和散射光譜；按光譜表觀形態不同，可分為線光譜、帶光譜和連續光譜。
光譜分如下幾種形式
① 線狀光譜。
由狹窄譜線組成的光譜。單原子氣體或金屬蒸氣所發的光波均有線狀光譜，故線狀光譜又稱原子光譜。當原子能量從較高能級向較低能級躍遷時，就輻射出波長單一的光波。嚴格說來這種波長單一的單色光是不存在的，由於能級本身有一定寬度和都卜勒效應等原因，原子所輻射的光譜線總會有一定寬度（見譜線增寬）；即在較窄的波長範圍內仍包含各種不同的波長成分。原子光譜按波長的分布規律反映了原子的內部結構，每種原子都有自己特殊的光譜系列。通過對原子光譜的研究可了解原子內部的結構，或對樣品所含成分進行定性和定量分析。
② 帶狀光譜。
由一系列光譜帶組成，它們是由分子所輻射，故又稱分子光譜。利用高解析度光譜儀觀察時，每條譜帶實際上是由許多緊挨著的譜線組成。帶狀光譜是分子在其振動和轉動能級間躍遷時輻射出來的，通常位於紅外或遠紅外區。通過對分子光譜的研究可了解分子的結構。
③ 連續光譜。
包含一切波長的光譜，赤熱固體所輻射的光譜均為連續光譜。同步輻射源（見電磁輻射）可發出從微波到X射線的連續光譜，X射線管發出的軔致輻射部分也是連續譜。
④ 吸收光譜。
具有連續譜的光波通過物質樣品時，處於基態的樣品原子或分子將吸收特定波長的光而躍遷到激發態，於是在連續譜的背景上出現相應的暗線或暗帶，稱為吸收光譜。每種原子或分子都有反映其能級結構的標識吸收光譜。研究吸收光譜的特徵和規律是了解原子和分子內部結構的重要手段。吸收光譜首先由J.V.夫琅和費在太陽光譜中發現（稱夫琅和費線），並據此確定了太陽所含的某些元素。具體的元素光譜：紅色代表硫元素，藍色代表氧元素，而綠色代表氫元素。
光譜技術和光譜儀器持續向高科技知識密集化方向發展
20世紀末已經發展和成熟的數位化、智能化、網絡化光譜分析檢測技術和光譜儀器，目前已成為光譜技術和光譜儀器持續發展的主要方向；以光學原理為基礎、以精密機械為構架、以電子信號處理為顯示的傳統光-機-電一體化光譜儀器已經退縮為現代光譜儀器中的二等地位組成，而數位化、智能化、網絡化等部分已成為儀器的核心組成。近期國內外新穎光譜儀器新產品層出不窮，其主要變化或進展大部分都體現在核心數位化組成方面，光機電%基本組成沒有實質性的變化。
可以預計，雖然光機電%基本組成也會隨著全球高科技發展而不斷更新，例如2004年德國Zeiss公司推出應用連續光源、交叉色散系統的contrAA連續光源原子吸收分光光度計構成的核心組成的不斷吸收最新高科技發展成果而不斷更新，而且使光譜儀器發生出人意料的革命性變化，將是今後若干年光譜儀器事業持續發展的主流方向。例如，在數位化高科技基礎上將光譜分析技術與光學成像技術巧妙結合發展出光譜成像技術，將光譜技術進化到既能完成定性、定量分析，又可進行定位分析的新科技，滿足新世紀提出的？看到人腦組織中化學、生化成分分