大量的理論和試驗研究充分表明，當壹部分光進入物質內部時，將產生吸收行為：這種吸收行為是物質內部結構、微量元素以及具有指示物質類型的離子等的光譜表現。在可見和近紅外光譜區，產生地物的吸收光譜特征的機理，主要是地物內部微粒的電子躍遷過程或振動過程（Hunt，et al.，1971）。電子躍遷主要包括：晶體場效應、電荷遷移、導帶、色心。
1.電子躍遷
（1）晶體場效應
電子躍遷是產生吸收光譜最主要的原因。在晶體場理論中，元素的電子占據在壹個個單獨具有相同能量的軌道位置上（如S軌道等），在晶體場作用下，能級將發生分離。軌道能級的分離使電子從低能級軌道向高能級躍遷時，必須吸收與能級之差相匹配的能量，並產生相應的吸收光譜特征。能級的能量差由原子電價（如Fe2+，Fe3+）、配位數以及所占據晶體位置的對稱性所決定。同時配位鍵組成、晶體位置的歪曲擴展、金屬配位鍵內部原子間距等因素也控制著能級的能量差。晶體場隨著元素的晶體結構而變化，這樣，物質內部微粒的分裂以及離子的不同將產生明顯不同的吸收。同時，組成的細微變化將導致光譜譜形的偏移，從而可能利用光譜對礦物進行鑒定。吸收波段不僅包含礦物種類的診斷性特征，也包含礦物內離子的內在特征。
（2）電荷遷移
電荷遷移也能產生吸收波段。光子的吸收使電子在離子之間或離子與配位鍵之間移動；同時，電荷的遷移也出現在相同元素之間，例如Fe2+，Fe3+。壹般的，通過電荷遷移產生的吸收波段是礦物的診斷性吸收波段，其強度是晶體場遷移的成千上萬倍，但波段中心往往出現在紫外，吸收翼展布於可見光。電荷的遷移吸收是鐵氧化物和氫氧化物產生紅色的主要原因。也應該註意到，表面與體積比（顆粒大小）將影響吸收的強度，並導致波形的改變。
（3）導帶與價帶
壹些物質往往有兩種能級：高能量稱為“導帶（Conduction Band）”，電子可以在整個晶格移動；而低能量區，稱為“價帶（Valence Band）”，電子被束縛在單個原子上。能級之間的差值稱為能隙（Bandgap）。能隙在某些電子中非常小或根本不存在；而在壹些電介（Dielectrics）中非常大。壹些礦物的顏色往往由能隙產生，如硫的黃色。能隙具有指示礦物的作用。
（4）色心
壹些礦物顯示顏色歸因於色心的吸收。色心的產生主要是由於晶體缺陷的輻照度引起。晶體缺陷產生離散的能級，並使電子能級向其躍遷。電子向缺陷躍遷需要吸收光子能量，從而產生吸收特征。
2.基團振動
在分子和晶體晶格中，鍵如附著於質量上的彈簧，使整個系統都能發生振動。振動的頻率依賴於每壹彈力（分子鍵）以及它們的質量（分子每個元素的質量）。如果壹個分子有N個原子，則具有3N-6個稱之為基諧的簡正模式。每壹個振動也能出現於多個原始的基諧頻率。單壹基諧模式的振動稱之為倍頻，而不同模式振動的結合稱之為合頻。如果壹個分子有三種基諧振動，Vi，V2，V31，那麽其倍頻大約為2V，3V，2V2；合頻大致為V，+V2，V2+V3，V，+V2+V3等。另外V l+V3V2這種差模式也可能存在。每壹個高的倍頻或合頻振動強度比其最近的基諧振動弱30～100倍，從而使礦物的光譜更加復雜。但在反射光譜學中，這些弱的吸收特征能夠容易地測量到，而且其診斷性信息常常來自於第2和第3倍頻和合頻。晶體模式有時也被VT（遷移振動）和VR（旋轉振動）以及與其他基諧振動相結合，從而導致光譜出現更精細的結構，這種振動出現在中紅外波段。