光譜儀的光學基礎
光的波動性
輻射 (radiation) 是能量的一種形式，人體通過視覺（可見光）及感覺（熱）知道它的存在。輻射是一種由電磁效應產生的波動現象，在自然界中，人們將所有具有波動的能量，統稱為「電磁輻射 (electromagnatic radiation) 」，也就是中文俗稱的「電磁波」。人眼可以看到的「可見光 (visible light)」，也是電磁波的一種。
經過歷代科學家的實驗，已經證實輻射、光、電磁波，其實就是同一種東西，是一種能量的型式，並由光的繞射實驗，發現能量的波動性。為了解釋電磁波的模樣，科學家通常將電磁波畫成正弦波(sine wave) 的樣子，如下圖：
電磁波的波形示意
電磁波的波長λ (lambda)，代表兩個波峰之間的距離；頻率ν (neu)，是一秒鐘的時間內，某一行進中的電磁波，其波峰通過某一定點的次數。
波長的單位，通常用奈米 (nm)、毫微米 (millimicron, mμ) 、埃 (Å)來表示。單位換算如下：
1 nm = 1 mμ = 10-9 meter1 nm = 10 Å
而頻率的單位，則是用赫茲 (Hz, Hertz) 表示，並有千赫 (KHz, Kilo Hertz)，兆赫 (MHz, Mega Hertz)、吉赫 (GHz, Giga Hertz)等等的單位名詞，單位換算如下：
1KHz = 1000Hz
1MHz = 1000KHz
1GHz = 1000MHz
將波長與頻率兩者相乘，便得到電磁波的速度 v （波速）。三者關係可以用以下方程式表示：
v = νλ
在介質中，波速會小於光速 c，然而在真空中，波速 v 會等於光速 c。上式可改為：
c = νλ
比方說，News98新聞台的廣播信號是以98.1MHz的頻率播放，以每秒30萬公里 (3億公尺) 的光速計算，九八新聞台廣播信號的電波波長，大約為3公尺。(300,000,000 m / 98.1M = 3.0581m)。
光的粒子性
科學家普朗克 (Max Planck)，在1900年12月14日提出電磁波能量量子化假說，他解釋了韋恩 (Wien) 跟瑞利 (Rayleigh) 黑體輻射公式中的缺陷，而認為電磁波的能量跟頻率有一個固定比例，可以以下面公式表示：
Ε = hν
能量Ε (epsilon) 的單位是焦耳 (Joule)，ν (neu) 是頻率，h是普朗克常數 (6.626 × 10-34 Js)。
而且，在黑體輻射中，能量只會是 hν 的整數倍。也就是說：
Ε = 0, hν, 2hν, 3hν, 4hν,...,nhν
後來經過愛因斯坦光電效應的實驗，進一步證明普朗克常數的可靠性。在他的實驗中，他設計三個可變的參數：
光電轉換電流 (i) ，也就是光的強度，或是說光子的數目。
阻滯電壓 (V)，用來產生阻止電位(V0)，也就是讓光電流停止。
光頻率 (ν)，每秒鐘通過一定點的波數。
從固定 V 及 ν 兩個參數，僅調整光強度大小，愛因斯坦因此發現，光電流的大小，跟光強度成正比，而且是線性關係。此外，利用控制阻滯電壓的實驗發現，電子脫離所需的能量，只跟光的頻率有關，而跟光的強度無關。而且，阻止電位跟光的頻率成正比，而且斜率正好就等於普朗克常數。
因此證明光的強度代表光子數目的多寡，而不是光的能量。
將所有不同波長的電磁波，連續地集合在一起，便成為「光譜」 (spectrum)。科學家將光譜分割成幾個區間，並為每個區間命名。「可見光」，便是人眼就能夠辨識的區段，由紅色到紫色的七彩光線構成，紅色光的波長較長，紫色光的波長較短。
光譜的各個區間
光譜學
光譜學 (spectroscopy) ，是研究物質電磁輻射能量（電磁波能量）的學門，其專注的電磁波波長範圍，是介於Gamma射線到微波的這段區間。「應用光譜學會 (SAS, Society for Applied Spectroscopy)」定義出這些區間的標準波長，如下表：
|
區間 |
波長 (nm) |
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遠紫外光 (Far Ultraviolet) |
10-200 |
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近紫外光 (Near Ultraviolet) |
200-380 |
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可見光 (Visible) |
380-780 |
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近紅外光 (Near Infrared) |
780-3,000 |
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中紅外光 (Middle Infrared) |
3,000-30,000 |
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遠紅外光 (Far Infrared) |
30,000-300,000 |
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微波、雷達波 (Microwave) |
300,000-1,000,000,000 |
由國際標準化組織所定義的太陽光電磁輻射頻譜，ISO 21348:2007，有更為詳細的規範。（點此下載）。
由於可見光、紫外光、紅外光較容易獲得，也容易觀察，因此紫外/可見/紅外光 (UV-Vis-IR) 也是光譜學及光譜儀最早發展出來的技術。
光譜測試的原理，是用一個光源，照射在一個光感測器（光電轉換器）上，利用光感測器來量測光的能量，根據量測出來的數值，估算出單位時間內，光子射在感測器上的數量。若我們將待測物樣本放在兩者的中間時，樣本會吸收一部分光子，使得感測器一端接收的光子因此減少，量測出來的能量相對減弱，這樣就能計算出前後差異，進一步了解樣本的特性。
燈源是光譜儀內的消耗品，跟電燈一樣，有一定的壽命。以人造光源來說，鎢絲燈 (Ttungsten Llamp) 是最易取得的光源，而且其光線的波長範圍，正好完全覆蓋整個可見光的波長區間，因此被廣泛地用於可見光光譜儀上，做為光源使用。氘燈 (Deuterium Lamp) ，也稱為 D2燈 (D2 Lamp)，其波長在紫外光的範圍內，因此是紫外光光譜儀常見的光源。
鎢絲燈源
掃描式的光譜儀（如勢動科技的UV-Vis光譜儀系列），可以掃描整個頻段的光譜，繪製出光譜圖，由光譜圖可以看出各個波長量度上的能量狀況，並能精確了解樣本的特性。UV-Vis光譜儀已經是相當成熟且低價的光譜儀設備。