Die Spektroskopie untersucht die Wechselwirkung von Materie mit elektromagnetischer Strahlung. Trifft Licht auf einen Stoff, kann es absorbiert, emittiert oder gestreut werden. Das Absorptions- oder Emissionsmuster gibt Aufschluss über die Struktur und Zusammensetzung des Stoffes. Jedes Molekül besitzt einen einzigartigen spektralen Fingerabdruck. Die Spektroskopie zählt zu den wichtigsten Werkzeugen in Chemie, Physik und Astronomie.

Die Technik tritt in vielen Formen auf. Die Infrarotspektroskopie misst Molekülschwingungen und identifiziert funktionelle Gruppen. Die UV/Vis-Spektroskopie misst elektronische Übergänge und dient der Konzentrationsbestimmung. Die Kernspinresonanzspektroskopie misst Kernspinübergänge und bestimmt die Molekülstruktur. Die Massenspektrometrie ist zwar streng genommen keine Spektroskopie, wird aber häufig mit ihr in Verbindung gebracht. Die Röntgenspektroskopie misst elektronische Übergänge in inneren Elektronenschalen. Jede Form nutzt einen anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums.

Die Spektroskopie dient der Identifizierung unbekannter Substanzen, der Quantifizierung von Konzentrationen, der Untersuchung von Reaktionskinetiken und der Bestimmung von Molekülstrukturen. In der Astronomie wird sie zur Bestimmung der Zusammensetzung von Sternen und Galaxien eingesetzt. In der Medizin dient sie der Diagnose von Krankheiten. Im Umweltmonitoring wird sie zur Erkennung von Schadstoffen verwendet. In der Forensik dient sie der Analyse von Beweismitteln.

Die Instrumente unterscheiden sich in ihrer Komplexität. Ein einfaches Spektralphotometer misst die Absorption bei einer bestimmten Wellenlänge. Ein NMR-Spektrometer nutzt supraleitende Magnete und Radiowellen. Ein Teleskop mit Spektrograph misst die Spektren ferner Sterne. Das gemeinsame Prinzip ist die Wechselwirkung von Licht mit Materie.