光譜是復色光經過色散系統（如稜鏡、光柵）分光後，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長範圍內的電磁輻射被稱作可見光。光譜並沒有包含人類大腦視覺所能區別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。

        光波是由原子內部運動的電子產生的．各種物質的原子內部電子的運動情況不同，所以它們發射的光波也不同．研究不同物質的發光和吸收光的情況，有重要的理論和實際意義，已成為一門專門的學科——光譜學。

發展簡史

        人們對光譜的研究已有一百多年的歷史了。1666年，牛頓把通過玻璃稜鏡的太陽光分解成了從紅光到紫光的各種顏色的光譜，他發現白光是由各種顏色的光組成的。這是可算是最早對光譜的研究。

        其後一直到1802年，渥拉斯頓觀察到了光譜線，其後在1814年夫琅和費也獨立地發現它。牛頓之所以沒有能觀察到光譜線，是因為他使太陽光通過了圓孔而不是通過狹縫。在1814～1815年之間，夫琅和費公佈了太陽光譜中的許多條暗線，並以字母來命名，其中有些命名沿用至今。此後便把這些線稱為夫琅和費暗線。

        實用光譜學是由基爾霍夫與本生在19世紀60年代發展起來的；他們證明光譜學可以用作定性化學分析的新方法，並利用這種方法發現了幾種當時還未知的元素，並且證明了太陽裡也存在著多種已知的元素。

        從19世紀中葉起，氫原子光譜一直是光譜學研究的重要課題之一。在試圖說明氫原子光譜的過程中，所得到的各項成就對量子力學法則的建立起了很大促進作用。這些法則不僅能夠應用於氫原子，也能應用於其他原子、分子和凝聚態物質。

        氫原子光譜中最強的一條譜線是1853年由瑞典物理學家埃斯特朗探測出來的。此後的20年，在星體的光譜中觀測到了更多的氫原子譜線。1885年，從事天文測量的瑞士科學家巴耳末找到一個經驗公式來說明已知的氫原子諾線的位置，此後便把這一組線稱為巴耳末系。繼巴耳末的成就之後，1889年，瑞典光譜學家裡德伯發現了許多元素的線狀光譜系，其中最為明顯的為鹼金屬原子的光譜系，它們也都能滿足一個簡單的公式。

        儘管氫原子光譜線的波長的表示式十分簡單，不過當時對其起因卻茫然不知。一直到1913年，玻爾才對它作出了明確的解釋。但玻爾理論並不能解釋所觀測到的原子光譜的各種特徵，即使對於氫原子光譜的進一步的解釋也遇到了困難。

        能夠滿意地解釋光譜線的成因的是20世紀發展起來的量子力學。電子不僅具有軌道角動量，而且還具有自旋角動量。這兩種角動量的結合便成功地解釋了光譜線的分裂現象。

電子自旋的概念首先是在1925年由烏倫貝克和古茲密特作為假設而引入的，以便解釋鹼金屬原子光譜的測量結果。在狄拉克的相對論性量子力學中，電子自旋(包括質子自旋與中子自旋)的概念有了牢固的理論基礎，它成了基本方程的自然結果而不是作為一種特別的假設了。

　

1896年，塞曼把光源放在磁場中來觀察磁場對光三重線，發現這些譜線都是偏振的。這種現象稱為塞曼效應。次年，洛倫茲對於這個效應作了滿意的解釋。

　

塞曼效應不僅在理論上具有重要意義，而且在應用中也是重要的。在複雜光譜的分類中，塞曼效應是一種很有用的方法，它有效地幫助了人們對於複雜光譜的理解。

　

　

        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．

        連續分佈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．例如電燈絲發出的光、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．

　

        吸收光譜高溫物體發出的白光（其中包含連續分佈的一切波長的光）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。

　

        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征譜線比明線光譜中的少．

線狀

        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多普勒效應等原因，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佈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瞭解原子內部的結構，或對樣品所含成分進行定性和定量分析。

帶狀

        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。利用高分辨率光譜儀觀察時，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瞭解分子的結構。

連續

        連續分佈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。例如電燈絲發出的光、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。

原子

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。

        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。彩圖7就是幾種元素的明線光譜。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鑒別物質和研究原子的結構。

吸收

        高溫物體發出的白光（其中包含連續分佈的一切波長的光）通過物質時，某些波長的光被物質吸收後產生的光譜，(或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)，叫做吸收光譜。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。

        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瞭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。