工作原理根据光谱学理论，所有物质的原子或分子受到激励时既能发射一定波长的电磁波，也能吸收这一波长的电磁波。当一束白光通过棱镜或光栅时，就被分散成一系列不同波长的色带──光谱，这就是色散现象。

光谱仪器主要由光源、单色器和探测器组成。发射光谱仪器最常用的光源是使样品激发出的电火花、交直流电弧、感应耦合等离子体和激光等。吸收光谱仪器的光源主要采用各种紫外、可见或红外光源或能发射某一元素所特有谱线的空心阴极灯(由矩形脉冲供电)。已有70余种元素和30多种复合元素的空心阴极灯，可在很短时间内变换元素灯或调节灯光的强度。

单色器由分光元件和狭缝组成，它的作用是将光波按波长分散开来，又称分光器或单色仪，过去用棱镜分光，新型仪器已大多改用光栅，故光谱仪器又分为光栅光谱仪或棱镜光谱仪。棱镜光谱仪在紫外波段有较大的色散率，常用于碱金属、稀土元素和矿物分析。光栅按制造工艺可分为刻划光栅和全息光栅，按工作表面几何形状可分为平面光栅和凹面光栅等。为了提 高仪 器的分辨本领和信噪比，可以采用更密的光栅刻线或用几块光栅组合成单色器。

探测器的作用是探测、显示或记录各谱线的位置和强度。在摄谱仪中采用感光板记录，然后再用光谱投影仪和测微光度计测量。光量计和分光光度计都用光电器件(如光电倍增管)或热电器件(如 热电偶 等)作检测元件，经光电变换放大后用检流计显示或用计算机处理。

光谱仪又称分光仪，广泛为人知的为直读光谱仪。以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。它由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上(或扫描某段)进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。根据现代光谱仪器的工作原理，光谱仪可以分为两大类：经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器;新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器。经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器。调制光谱仪是非空间分光的，它采用圆孔进光。

根据色散组件的分光原理，光谱仪器可分为：棱镜光谱仪，衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪。光学多道分析仪OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器，它集信息采集，处理，存储诸功能于一体。由于OMA不再使用感光乳胶，避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理，测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的改变，大大了工作条件，提高了工作效率;使用OMA分析光谱，测量准确迅速，方便，且灵敏度高，响应时间快，光谱分辨率高，测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机，绘图仪输出。它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量，分析及研究工作中，特别适应于对微弱信号，瞬变信号的检测。