水质原子荧光光谱仪是研究小分子与核酸相互作用的主要手段。通过药物与核酸相互作用，使DNA与探针键合的程度减小，反映在探针荧光光谱的改变，从而可以了解药物和核酸的作用机理。
水质原子荧光光谱仪是研究药物与蛋白质相互作用的常用仪器。药物与蛋白质相互作用后可能引起药物自身荧光光谱和蛋白质自身荧光(内源荧光)光谱以及同步荧光光谱的变化，如荧光强度和偏振度的改变、新荧光峰的出现等，这些均可以提供药物与蛋白质结合的信息。
在吸收紫外和可见电磁辐射的过程中，分子受激跃迁至激发电子态，大多数分子将通过与其它分子的碰撞以热的方式散发掉这部分能量，部分分子以光的形式放射出这部分能量，放射光的波长不同于所吸收辐射的波长。
一种过程称作光致发光。水质原子荧光光谱仪的分子发光包括荧光、磷光、化学发光、生物发光和散射光谱等。基于化合物的荧光测量而建立起来的分析方法称为分子荧光光谱法。
由光源发出的光通过切光器使其变成断续之光，通过激发光单色器变成单色光，此光即为荧光物质的激发光。被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输至记录仪。一个激发，一个发射，采用双单色器系统，可分别测量激发光谱和荧光光谱。
