物質に適当な波長の単色光の光束を当てると光の吸収が起こる。この吸収の強度を測定することにより、光を吸収する物質を定量するのが分光光度計である。
一般に、用いる単色光を吸収しない溶媒に物質を溶かした溶液を試料とし、分光光度計を用いて吸収強度を測定するが、固体または気体を資料とすることもできる。
以下の図のように、x軸に沿って進む平行単色光線に垂直に置かれた均質な吸収層（溶液または気体である吸収物質の層）を考える。光が吸収層中を座標 \(x\) から \(x+dx\) までごく短い距離 \(dx\) だけ進むとき、光の強さが吸収により、\(I_x\)から \(I_x+dI_x\)（<\(I_x\)）になるとすれば、この減少量は \(x\) における光の強さ \(I_x\) および通過する距離 \(dx\) に比例し、次の式が成立する。
$$-dI_x = \alpha I_xdx\qquad(\alpha: {\text{Proportional constant.}})$$
この関係をランベルトの法則と呼ぶ。この式は以下のように書き直される。
$$-\frac{dI_x}{I_x} = \alpha dx$$
この式を \(x=0\) から \(x=l\)（光路長）まで積分すると、次式が得られる。
$$\ln\left(\frac{I_0}{I_l}\right) = \alpha l$$
ただし、\(I_0\) は入射光の強さを表しており、\(I_l\) は \(x=l\) における光の強さ、つまり透過光の強さを表している。自然対数を常用対数に直し、\(\alpha/\log_{10}=a\)（吸光定数）と書き直すと、次のようになる。
$$\log_{10}\left(\frac{I_0}{I_l}\right) = \frac{\alpha}{\ln10}l = al$$
また、吸収層中の試料濃度 \(c\) が小さい時、吸光係数 \(a\) は \(c\) に比例する。つまり、\(a = \varepsilon c\) が成立する（ベールの法則）ため、次のランベルト・ベールの法則が得られる。吸光係数では、この式を用いて濃度を求めている。
$$\log_{10}\left(\frac{I_0}{I_l}\right) = \varepsilon cl$$