原子光譜是原子中的電子在能量變化時所發射或吸收的特定頻率的光波。 每種原子都有自己的特徵光譜， 它們是一條條離散的譜線（見圖1）。
使試樣蒸發氣化轉變成氣態原子， 然後使氣態原子的電子激發至高能態， 處於激發態的電子躍遷到較低能級時會發射光波， 經過分光儀色散分光後得到一系列分立的單色譜線。
原子光譜對於元素來說， 就像人的指紋一樣具有識別功能， 不同元素具有不同的“指紋”。 許多新元素的發現（如居里夫人發現的鐳）都是通過原子光譜分析得出結論的。
1898年， 居里夫人從瀝青鈾礦中分離出放射性比鈾強900倍的物質， 光譜分析表明， 這種物質中含有一種新元素， 放射性正是這種新元素所致， 於是她把新元素命名為Radium（鐳）， 來源於拉丁文radius， 意為“射線”。 當然， 為了提取出金屬鐳， 居里夫人進行了相當艱苦的工作。 因為1t（噸）瀝青鈾礦中只含有0.36g（克）鐳， 所以她從1899年到1902年整整幹了4年， 才終於從4t鈾礦殘渣中制取出0.1g氯化鐳。
原子光譜是如此重要， 所以從18世紀起， 人們就開始研究光譜， 到19世紀末， 光譜學已經取得了很大的發展，