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光度計的基本定律（朗伯比爾定律）：液層厚度相等時，顏色的強度與呈色溶液的濃度成比例。舉個簡單的例子就是液體中加的顏料越多，液體顏色越深。
實際上不光是顏料有顏色，也不是所有顏色都是肉眼可見的，但溶液表現出不同顏色是因為溶液（不同溶液、不同濃度）對光線吸收程度的不同，同時不同波長的光線照射下溶液吸收光線的程度也有所不同。使用特定光譜（可見光、紅外光、紫外光）的單一波長的光線照射樣品，穿過樣品后的光色（波長）變化實際就是前面定理中的顏色變化。
分光光度計的基本構成是用一個分光器件（棱鏡、鏡子）把一個光源的光分成兩路（確保兩個光的波長一致）分別照射在相同的透光容器中的樣品（被測）和基準（標準，已知濃度、成分）溶液，然后對比穿過后的光線（對比樣品和基準的顏色），即可對樣品和基準的一致性做出定性判斷（如：是否達標）。通過樣品與多個基準的對比可以對樣品做出定量分析。
這種儀器簡單的可以是使用特制的白熾燈做光源，肉眼比色；復雜的可以使用激光光源，電腦光譜分析。結構差別可以很大，但原理不變。
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