AAS大都采用火焰或石墨炉原子化器，常用温度低于3000K，此时大多数化合物经过一系列过程转变成气态基态原子，其中可能有极少部分热激发为激发态原子。根据热力学原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循玻耳兹曼分布定律。
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式中：Ni与N0分别为激发态与基态的原子数；qi/q0为激发态与基态的统计权重，表示能级的简并度；T为热力学温度(K)；k为玻耳兹曼常数；Ei为激发能。表5.1是一些元素在不同温度下的Ni/N0值。
从上式和表5.1可知，温度越高，Ni/N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；在相同温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni/N0值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000 K，大多数元素的最强共振线都低于600nm，Ni/N0值绝大部分小于10-3，激发态和基态原子数之比小于1‰，激发态原子数可以忽略。因此，基态原子数N0可以近似等于总原子数N。
表5.1 某些元素在不同温度下的Ni/N0值
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