发光打在被测物质上，被测物质中的分子、原子吸收激发光的能量后，从低能级跃迁到高能级。该高能级是不稳定的，经过一段时间后，分子、原子自发的从非稳态的高能级跃迁到稳态或亚稳态的较低能级，同时发出一个光子。不同的原子、分子的能级是固定的，因此它们发出的光子能量是一定的，即波长一定。我们只要测出该荧光的波长，即可以识别所测物质的元素和成份，而比较荧光强度，我们可以测出它的含量。
在许多应用领域如材料学、生物学（叶绿素和类胡萝卜素）、生物医学（恶性病的荧光诊断）和环境应用中都需要用到荧光检测技术。在荧光测量过程中，由于荧光是一种非常微弱的光，所以通常需要高灵敏度光谱仪，一个高效率的滤光片，将样本发出的微弱信号光和高强度的激发光区别出来。
荧光光谱仪，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光。