Das Hauptprinzip der Atomabsorptionsspektroskopie besteht darin, dass Atome verschiedener Elemente Licht auf unterschiedliche Weise absorbieren und wieder emittieren. Bei dieser Charakterisierungstechnik misst ein extrem lichtempfindliches Gerät namens Photometer, wie viel Licht durchdringt ein Material und wie viel absorbiert wird, um die vorhandenen Elemente zu identifizieren.
Verschiedene Elemente absorbieren unterschiedliche Wellenlängen des Lichts. Diese absorbierten Lichtwellen regen die Elektronen der Atome eines Elements an, wodurch sie um den Atomkern herum auf höhere Energieniveaus springen. Bei der Atomabsorptionsspektroskopie wird eine Strahlquelle, die eine Reihe bekannter Wellenlängen oder ein kontinuierliches Spektrum emittiert, auf eine dünne Probe oder eine Lösung gerichtet. Wenn die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts die Probe passieren, treffen sie auf unterschiedliche Elemente, die das Licht entweder absorbieren oder durchlassen, abhängig von der charakteristischen Wellenlänge der Probenatome.
Gegenüber der Strahlquelle misst ein empfindlicher elektronischer Lichtdetektor die Amplitude oder Intensität verschiedener Lichtwellenlängen, nachdem sie die Probe durchquert haben. Bereiche des Spektrums mit verringerter Intensität zeigen die Absorption bestimmter Wellenlängen an. Diese spezifischen Wellenlängen entsprechen spezifischen Atomen, die durch Vergleich dieser fehlenden Wellenlängen mit den in einer Tabelle oder elektronischen Datenbank aufgelisteten Elementspektren identifiziert werden können. Atomspektroskopie wird häufig verwendet, um die Spektren von Planeten und Sternen zu analysieren, um die Zusammensetzung dieser Himmelskörper abzuschätzen.