任何元素的原子都是由原子核和核外電子組成。原子核是原子的中心體，荷正電，電子荷負電，總的負電荷與原子核的正電荷數(shù)相等。電子沿核外的圓形或橢圓形軌道圍繞著原子核運動，同時又有自旋運動。電子的運動狀態(tài)由波函數(shù)0描述。求解描述電子運動狀態(tài)的薛定愕方程，可以得到表征原子內電子運動狀態(tài)的量子數(shù)n、L、m，分別稱為主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)。
原子核外的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(tài)。能量低的能級狀態(tài)稱為基態(tài)能級(Eo)，其余能級稱為激發(fā)態(tài)能級，而能量低的激發(fā)態(tài)則稱為激發(fā)態(tài)。一般情況下，原子處于基態(tài)，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(tài)原子，當外界光能量恰好等于該基態(tài)原子中基態(tài)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(tài)躍遷到相應的激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。
原子吸收光譜儀是利用待測元素的共振輻射，通過其原子蒸汽，測定其吸光度的裝置。原子吸收光譜儀，根據(jù)物質基態(tài)原子蒸汽對特征輻射吸收的作用來進行金屬元素分析。它能夠靈敏可靠地測定微量或痕量元素。元素被加熱原子化，成為基態(tài)原子蒸汽，對空心陰極燈發(fā)射的特征輻射進行選擇性吸收。在一定濃度范圍內，其吸收強度與試液中被測元素的含量成正比。其定量關系可用郎伯-比耳定律，A=-lgI/=-lgT=KCL，式中I為透射光強度；Io為發(fā)射光強度；T為透射比；L為光通過原子化器光程(長度)，每臺儀器的L值是固定的；C是被測樣品濃度；所以A=KC。
原子吸收光譜儀有單光束，雙光束，雙波道，多波道等結構形式。其基本結構一般有四大部分組成，即光源（單色銳線輻射源）、試樣原子化器、單色儀和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（包括光電轉換器及相應的檢測裝置）。原子化器主要有兩大類（見段落下文），即火焰原子化器和電熱原子化器。火焰有多種火焰，目前普遍應用的是空氣—乙炔火焰。電熱原子化器普遍應用的是石墨爐原子化器，因而原子吸收光譜儀，就有火焰原子吸收分光光度計和帶石墨爐的原子吸收分光光度計。前者原子化的溫度在2100℃～2400℃之間，后者在2900℃～3000℃之間。
