譜線是在均勻且連續(xù)的光譜上明亮或黑暗的線條，起因于光子在一個狹窄的頻率范圍內(nèi)比附近的其他頻率超過或缺乏。線通常是量子系統(tǒng)（通常是原子，但有時會是分子或原子核）和單一光子交互作用產(chǎn)生的。當(dāng)光子的能量確實與系統(tǒng)內(nèi)能階上的一個變化符合時（在原子的情況，通常是電子改變軌道），光子被吸收。然后，它將再自發(fā)地發(fā)射，可能是與原來相同的頻率或是階段式的，但光子發(fā)射的總能量將會與當(dāng)初吸收的能量相同，而新光子的方向不會與原來的光子方向有任何的關(guān)聯(lián)。

測定譜線的波長及其精細(xì)結(jié)構(gòu)的儀器是干涉儀。干涉儀是根據(jù)光的干涉原理制成的一種儀器。將來自一個光源的兩個光束完全分并，各自經(jīng)過不同的光程，然后再經(jīng)過合并，可顯出干涉條紋。在光譜學(xué)中，應(yīng)用精確的邁克爾遜干涉儀或法布里-珀羅干涉儀，可以準(zhǔn)確而詳細(xì)地測定譜線的波長及其精細(xì)結(jié)構(gòu)。

干涉儀的應(yīng)用極為廣泛，主要有如下幾方面：

長度的精密測量

在雙光束干涉儀中，若介質(zhì)折射率均勻且保持恒定，則干涉條紋的移動是由兩相干光幾何路程之差發(fā)生變化所造成，根據(jù)條紋的移動數(shù)可進(jìn)行長度的精確比較或絕對測量。邁克耳孫干涉儀和法布里-珀羅干涉儀曾被用來以鎘紅譜線的波長表示國際米。

折射率的測定

兩光束的幾何路程保持不變，介質(zhì)折射率變化也可導(dǎo)致光程差的改變，從而引起條紋移動。瑞利干涉儀就是通過條紋移動來對折射率進(jìn)行相對測量的典型干涉儀。應(yīng)用于風(fēng)洞的馬赫-秦特干涉儀被用來對氣流折射率的變化進(jìn)行實時觀察。

波長的測量

任何一個以波長為單位測量標(biāo)準(zhǔn)米尺的方法也就是以標(biāo)準(zhǔn)米尺為單位來測量波長的方法。以國際米為標(biāo)準(zhǔn)，利用干涉儀可精確測定光波波長。法布里-珀羅干涉儀（標(biāo)準(zhǔn)具）曾被用來確定波長的初級標(biāo)準(zhǔn)（鎘紅譜線波長）和幾個次級波長標(biāo)準(zhǔn)，從而通過比較法確定其他光譜線的波長。

檢驗光學(xué)元件的質(zhì)量

泰曼干涉儀被普遍用來檢驗平板、棱鏡和透鏡等光學(xué)元件的質(zhì)量。在泰曼干涉儀的一個光路中放置待檢查的平板或棱鏡，平板或棱鏡的折射率或幾何尺寸的任何不均勻性必將反映到干涉圖樣上。若在光路中放置透鏡，可根據(jù)干涉圖樣了解由透鏡造成的波面畸變，從而評估透鏡的波像差。

其他應(yīng)用

用作高分辨率光譜儀。法布里-珀羅干涉儀等多光束干涉儀具有很尖銳的干涉極大，因而有極高的光譜分辨率，常用作光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)分析。

歷史上的作用。19世紀(jì)的波動論者認(rèn)為光波或電磁波必須在彈性介質(zhì)中才得以傳播，這種假想的彈性介質(zhì)稱為以太。人們做了一系列實驗來驗證以太的存在并探求其屬性。以干涉原理為基礎(chǔ)的實驗最為精確，其中最有名的是菲佐實驗和邁克耳孫-莫雷實驗。1851年，A.H.L.菲佐用特別設(shè)計的干涉儀做了關(guān)于運(yùn)動介質(zhì)中的光速的實驗，以驗明運(yùn)動介質(zhì)是否曳引以太。1887年，A.A.邁克耳孫和E.W.莫雷合作利用邁克耳孫干涉儀試圖檢測地球相對絕對靜止的以太的運(yùn)動。對以太的研究為A.愛因斯坦的狹義相對論提供了佐證。