原子吸収分光光度計は、指定された波長光に対する原子の吸収現象に基づいて定量分析を行う機器である。その核心原理は原子のエネルギー準位遷移と光の吸収特性に関連している。

（一）原子エネルギー準位と吸収

通常の場合、原子は基底状態、すなわちエネルギーが低い状態にある。原子が外部エネルギー（例えば火炎、黒鉛炉などの加熱方式で提供される熱エネルギー）によって励起されると、電子は高いエネルギーレベルに遷移し、励起状態原子を形成する。異なる元素の原子はエネルギー準位構造を持ち、その電子遷移に必要なエネルギーは指定されている。指定された波長の光が原子蒸気を通過すると、その光のエネルギーが原子中の電子が基底状態からある高いエネルギー準位に遷移するのに必要なエネルギーにちょうど等しい場合、原子はその光を吸収し、光の強度を弱めます。このような原子による指定波長光の吸収現象は、原子吸収スペクトルの基礎を構成している。

（二）分光システムの役割

原子吸収分光光度計における分光系は重要な役割を果たしている。光源から放出される連続スペクトルを単一波長のビームに分解し、測定対象元素に対応する特徴スペクトル線波長を正確に選択することができます。例えば、ナトリウム元素の測定では、分光システムは、火炎中でナトリウム元素が励起されたときの電子遷移に対応する指定波長（例えば589.0 nm）の光線を選別し、原子蒸気サンプルを通過させる。これにより、サンプル中のナトリウム原子による指定波長光の吸収状況を専門に検出することができ、それによって他の波長光の干渉を排除し、分析の正確性を高めることができる。

（三）検査と定量

指定された波長の光が、火炎バーナーや黒鉛炉などの測定される元素原子蒸気を含む吸収池を通過すると、光の強度が減衰します。この減衰の程度は、試料中の測定対象元素の濃度と密接に関連している。試料を透過した光強度を検出し、既知濃度の標準溶液と同じ条件下での吸光度と比較することにより、ランベルト・ビルの法則（A＝kc、Aは吸光度、kはモル吸光係数、cは測定対象元素濃度）に基づいて吸光度と濃度の定量関係を確立し、測定元素含有量に対する正確な測定を実現することができる。