1. 原子光谱

根据量子力学理论，原子光谱中某一谱线的产生，是与原子中电子在某一对特定能态之间的跃迁相联系的。原子按照其内部运动状态的不同，可以处于不同的定态。每一定态具有一定的能量（主要包括原子体系内部运动的动能、核与电子之间的相互作用能以及电子间的相互作用能），能量最低的能态叫基态，能量高于基态的为激发态。激发态的原子可以发射光子，跃迁到较低的能态，较低的能态可吸收光子，跃迁到较高的能态。由原子的电子能态间跃迁产生的光谱主要是线状光谱。根据原子光谱可以研究原子的结构，了解原子的运动状态。

2. 氢原子光谱

早在一八八五年瑞士的巴耳末（J．J．Balmer）首先将可见光区域内氢原子的光谱用经验公式
（1）
表示。式中λ为波长，m依次为整数3，4，5，…，B= 3.6456×10-7m，是谱线系极限值，即m→∞时的波长值。
为了更清楚地表明谱线的分布规律，一八九○年瑞典的里德伯(J．R．Rydberg) 将巴耳末的经验公式（1）改写为
 （2）
式中RH为里德伯常数；m2为量子数，是一系列大于m1的正整数。一定m1值的谱线组成一个谱系。m1=2时，组成氢原子光谱的巴耳末线系，m2=3、4、5时，给出了氢原子光谱中可见光区域内巴耳末线系的前三条较强的特征谱线的波长所满足的关系式
（3） 

测出氢原子光谱线的波长λα、λβ、λγ后，由巴耳末公式（34-3）可求出里德伯常数RH 。

3. 光的色散

光的色散表明，不同波长的光的折射率不同，折射率n是波长λ的函数n=f(λ) 。
描述表示折射率n与波长λ关系的正常色散曲线的经验公式，是由科西(A．L．Cauchy)首先得到的。在波长间隔不太大时，正常色散的科西经验公式可表示为
（4）
式中a、b是由材料的特性决定的常数，可以通过测棱镜光谱的实验求出。
光栅也是具有色散本领的分光元件，光栅的角色散本领与光栅常数成反比。通过测光栅光谱的实验可以求出光栅常数，得出光栅方程。