近紅外光譜儀是根據原子所發射的近紅外光譜儀光譜來測定物質的化學組分的。在正常的情況下，原子處于穩定狀態，它的能量是低的，這種狀態稱為基態。但當原子受到能量（如熱能、電能等）的作用時，原子由于與高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態躍遷到更高的能級上，處在這種狀態的原子稱激發態。電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位，當外加的能量足夠大時，原子中的電子脫離原子核的束縛力，使原子成為離子，這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為上等電離電位。
近紅外光譜儀的分析原理是將光源輻射出的待測元素的特征光譜通過樣品的蒸汽中待測元素的基態原子所吸收，由發射光譜被減弱的程度，進而求得樣品中待測元素的含量。它符合郎珀-比爾定律 A= -lg I/I o= -LgT = KCL 式中I為透射光強度，I0為發射光強度，T為透射比，L為光通過原子化器光程由于L是不變值所以A=KC。物理原理任何元素的原子都是由原子核和繞核運動的電子組成的，原子核外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。能量低的能級狀態稱為基態能級（E0=0），其余能級稱為激發態能級，而能低的激發態則稱為激發態。正常情況下，原子處于基態，核外電子在各自能量低的軌道上運動。
由于近紅外光譜儀在常規中有良好的傳輸特性，且其儀器較簡單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類樣品（液體、粘稠體、涂層、粉末和固體）分析、多組分多通道同時測定等特點，成為在線分析儀表中的一枝奇葩。近幾年，隨著化學計量學、光纖和計算機技術的發展，在線近紅外光譜分析技術正以驚人的速度應用于包括農牧、食品、化工、石化、制藥、煙草等在內的許多領域，為科研、教學以及生產過程控制提供了一個十分廣闊的使用空間。光譜分析儀應用于鋼鐵冶金、有色金屬、石油化工、機械制造、能源電力、鐵路運輸、航空航天、食品衛生、環境保護以及教學科研等各個領域。
近紅外光譜儀一般屬于原子發射光譜，應用于冶金，鑄造，有色，黑色金屬鑒別，石化，機械制造等行業。
光譜分析儀屬于X射線熒光光譜儀，同樣屬于原子發射光譜儀，但和直讀光譜的激發方式不一樣，直讀光譜靠高壓放電激發，X射線是通過X光管來激發，接收原件也不同，檢測元素范圍和精度低于直讀光譜，但應用于合金材料牌號鑒別以及混料篩選，廢料回收，野外材料牌號鑒別有特殊用途，因可以做的小巧，一般做成手持式，方便攜帶。
如果將一定外界能量如光能提供給該基態原子，當外界光能量E恰好等于該基態原子中基態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，近紅外光譜儀外層電子由基態躍遷到相應的激發態，而產生原子吸收光譜。電子躍遷到較高能級以后處于激發態，但激發態電子是不穩定的，大約經過10^-8秒以后，激發態電子將返回基態或其它較低能級，并將電子躍遷時所吸收的能量以光的形式釋放出去，這個過程稱原子發射光譜。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量，而原子發射光譜過程則釋放輻射能量。
