任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成的，原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此，一个原子核可以具有多种能级状态。
能量*低的能级状态称为基态能级（E0=0），其余能级称为激发态能级，而能*低的激发态则称为**激发态。正常情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量*低的轨道上运动。
如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差E时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态，而产生原子吸收光谱。
电子跃迁到较高能级以后处于激发态，但激发态电子是不稳定的，大约经过10-8秒以后，激发态电子将返回基态或其它较低能级，并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去，这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量，而原子发射光谱过程则释放辐射能量。
由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性，且其仪器较简单、分析速度快、非破坏性和样品制备量小、几乎适合各类样品（液体、粘稠体、涂层、粉末和固体）分析、多组分多通道同时测定等特点，成为在线分析仪表中的一枝奇葩。近几年，随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展，在线水质光谱分析仪技术正以惊人的速度应用于包括农牧、食品、化工、石化、制药、**等在内的许多领域，为科研、教学以及生产过程控制提供了一个十分广阔的使用空间。在线水质光谱分析仪应用于钢铁冶金、有色金属、石油化工、机械制造、能源电力、铁路运输、航空航天、食品卫生、环境保护以及教学科研等各个领域。
在线水质光谱分析仪又称分光仪，以光电倍增管等光探测器在差别波长位置，丈量谱线强度的装置。其结构由一个入射狭缝，一个色散体系，一个成像体系和一个或多个出射狭缝构成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分散出所必要的波长或波长地区，并在选定的波长上(或扫描某一波段)举行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。
