Manche organischen Verbindungen sind farbig. Ihre Moleküle absorbieren sichtbares Licht. Durch die Energie der absorbierten Strahlung werden die Moleküle angeregt. Dabei werden die Elektronen auf ein energetisch höheres Niveau angehoben. Bei der Betrachtung der Molekülstruktur farbiger organischer Verbindungen wie Chlorophyll, Carotin oder Indigo fällt auf, daß diese Moleküle ein ausgedehntes System delokalisierter Pi-Elektronen besitzen. Diese Elektronen sind nicht fest gebunden und können daher leicht angeregt werden. Dazu genügt bereits die Energie des sichtbaren Lichts. Im Gegensatz zu den Absorptionsspektren von Atomen erhält man bei Molekülen keine Linienspektren, sondern Bandenspektren. Neben der Anregung von Elektronen kommt es auch zur Anregung von Schwingungen und Rotationen des Moleküls.

Die meisten organischen Verbindungen sind farblos. Die Energie des sichtbaren Lichtes reicht nicht aus, um ihre Elektronen anzuregen. Mit energiereicherer UV-Strahlung ist eine Anregung allerdings möglich. Besonders hoch ist die Anregungsenergie für sigma-Elektronen. So absorbieren gesättigte Kohlenwasserstoffe erst unterhalb einer Wellenlänge von 140 nm. Das UV-Spektrum von Methan hat zum Beispiel ein Absorptionsmaximum bei 125 nm. Freie Elektronenpaare und Elektronen in Mehrfachbindungen sind leichter anzuregen. Im UV-Spektrum des Acetons beruht das Absorptionsmaximum bei 190 nm auf der Anregung der Pi-Elektronen der C=O-Zweifachbindung, die Bande bei 280 nm ist bedingt durch die Anregung der freien Elektronenpaare des Sauerstoff-Atoms.

Die wesentlichen Bauteile eines Spektralphotometers sind eine Strahlungsquelle, ein Prisma bzw. ein Gittermonochromator und eine Photozelle. Mit Hilfe des Prismas wird monochromatische Strahlung, also Strahlung einer bestimmten Wellenlänge, hergestellt. Die Photozelle dient zur Messung der Lichtintensität. Die Spektralphotometer sind meist Zweistrahlgeräte. Dabei wird die monochromatische Strahlung in zwei Strahlen zerlegt. Der eine Strahl wird durch die Probe geführt, der zweite durch eine Vergleichszelle. Mit lichtempfindlichen Halbleitern als Detektoren wird die Intensität der Strahlen gemessen. Die Extinktion kann dann in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgetragen werden.