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光譜分析儀的分析原理是將光源輻射出的待測元素的特征光譜通過樣品的蒸汽中待測元素的基態原子所吸收，由發射光譜被減弱的程度，進而求得樣品中待測元素的含量。
它符合郎珀-比爾定律 A= -lg I/I o= -LgT = KCL 式中I為透射光強度，I0為發射光強度，T為透射比，L為光通過原子化器光程由于L是不變值所以A=KC。
物理原理任何元素的原子都是由原子核和繞核運動的電子組成的，原子核外電子按其能量的高低分層分布而形成不同的能級，因此，一個原子核可以具有多種能級狀態。能量低的能級狀態稱為基態能級(E0=0)，其余能級稱為激發態能級，而能低的激發態則稱為第一激發態。
正常情況下，原子處于基態，核外電子在各自能量低的軌道上運動。如果將一定外界能量如光能提供給該基態原子，當外界光能量E恰好等于該基態原子中基態和某一較高能級之間的能級差E時，該原子將吸收這一特征波長的光，外層電子由基態躍遷到相應的激發態，而產生原子吸收光譜。
電子躍遷到較高能級以后處于激發態，但激發態電子是不穩定的，大約經過10^-8秒以后，激發態電子將返回基態或其它較低能級，并將電子躍遷時所吸收的能量以光的形式釋放出去，這個過程稱原子發射光譜。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量，而原子發射光譜過程則釋放輻射能量。
發射光譜分析的過程
1.把試樣在能量的作用下蒸發、原子化(轉變成氣態原子)，并使氣態原子的外層電子激發至高能態。當從較高的能級躍遷到較低的能級時，原子將釋放出多余的能量而發射出特征譜線。這一過程稱為蒸發、原子化和激發，需借助于激發光源來實現。
2.把原子所產生的輻射進行色散分光，按波長順序記錄在感光板上，就可呈現出有規則的光譜線條，即光譜圖。系借助于攝譜儀器的分光和檢測裝置來實現。
3.根據所得光譜圖進行定性鑒定或定量分析。由于不同元素的原子結構不同，當被激發后發射光譜線的波長不盡相同，即每種元素都有其特征的波長，故根據這些元素的特征光譜就可以準確無誤的鑒別元素的存在(定性分析)，而這些光譜線的強度與試樣中該元素的含量有關，因此還可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。
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