视力正常的人都会看红绿灯，知道“红灯停绿灯行”。此时，我们的眼睛就是一台光谱仪，能快速准确地识别红色和绿色光。在可见光中，红光与绿光属于两个不同的谱段。红光光子能量最低，而绿光光子能量较高，“红”和“绿”只是眼睛对能量不同的两组光子流的感觉。
深藏于地层中的铀、钍和钾是天然放射性元素，都能“发光”。但它们发射的光子能量不同，就像三种具有不同光谱的灯，各有各的能谱。探测这些元素在地层中的分布，需要采取一种专门的地球物理方法，即自然伽马能谱测井。
铀元素包括两个放射系，是一个16代子孙同堂的大家族。家族中每种核素发射的γ射线能量和强度都不同，γ能谱非常复杂。但在铀系中，能量为1．76MeV的γ射线最容易识别，找到它就算发现了铀。钍系也是一个放射性核素大家族，γ谱中能量为2．62MeV的γ射线能量高、强度大，根据它的强度可测定钍在地层中的含量。40K只有能量为1．46MeV的一种γ射线，就用它来确定钾的含量。
用自然伽马能谱测井仪，将这三种能量不同的γ射线转变成幅度不同的电脉冲，由此可确认这三种元素。这好像按身高分开的三组学生，组内身高都相等，而各组成员的身高分别为1．46米、1．76米和2．62米（假定真有这样的巨人），那么根据身高就可知道你是哪个组的成员。
实测的地层自然伽马能谱是非常复杂的，很难分清铀、钍和钾各自的贡献，解决这一问题需要专门知识和技术。核测井专家设计了专用的计算机程序，对能谱数据进行处理，即可得到地层中铀、钍和钾的含量，进而可划分岩性，研究沉积环境，确定泥质含量并识别黏土矿物，区分生油层和储油层，寻找铀矿和钾盐。