Spektroskopija yra šviesos tyrimas, kai ji skyla į savo spalvas. Ištyrus šias skirtingas spalvas, galima nustatyti bet kokį tiriamo objekto savybių skaičių, nes šviesos spalvos atspindi energijos būsenas. Techniškai kalbant, spektroskopija tiria bet kokios medžiagos ir spinduliuotės sąveiką. Jis naudojamas analizuoti junginius chemijoje, nustatyti, iš kokių skirtingų elementų kažkas susideda, taip pat naudojamas astronomijoje, siekiant gauti įžvalgos apie astronominių kūnų sudėtį ir greitį.
Spektroskopiją galima suskirstyti į daugybę subdisciplinų, priklausomai nuo to, kas ir kaip matuojama. Kai kurie pagrindiniai skyriai apima masių spektrometriją, elektronų spektroskopiją, absorbcinę spektroskopiją, emisijos spektroskopiją, rentgeno spektroskopiją ir elektromagnetinę spektroskopiją. Tačiau taip pat yra daug kitų spektroskopijos tipų, įskaitant tuos, kurie žiūri į garsą, kai jis išsisklaido, arba elektrinius laukus.
Pavyzdžiui, rentgeno spindulių spektroskopijoje rentgeno spinduliai bombarduoja medžiagą. Kai jie atsitrenkia į jį, vidiniuose atomų apvalkaluose esantys elektronai sužadinami, o paskui sužadinami, skleisdami spinduliuotę. Ši spinduliuotė išsiskiria skirtingais dažniais, priklausomai nuo atomo, ir yra nedidelių skirtumų, atsižvelgiant į esamus cheminius ryšius. Tai reiškia, kad spinduliuotę galima ištirti, siekiant nustatyti, kokie elementai yra, kokiais kiekiais ir kokie cheminiai ryšiai egzistuoja.
Astronomijoje spektroskopija gali būti naudojama norint nustatyti daugybę dalykų apie žvaigždžių ir kitų dangaus kūnų sudėtį. Taip yra todėl, kad šviesa yra banga, o skirtingos energijos turi skirtingą bangos ilgį. Šie skirtingi bangos ilgiai koreliuoja su skirtingomis spalvomis, kurias galima stebėti naudojant teleskopus. Spektroskopija apima skirtingų spalvų peržiūrą ir tai, kas žinoma apie skirtingų procesų ir elementų energijas, siekiant sudaryti žemėlapį to, kas vyksta už tūkstančių milijonų šviesmečių.
Astronominėje spektroskopijoje yra du pagrindiniai šviesos spektrai: nuolatinis ir diskretinis. Nepertraukiamas spektras turi platų spalvų diapazoną, kuris yra gana ištisinis. Kita vertus, atskiras spektras turi tam tikrus labai ryškių arba labai tamsių linijų smailes tam tikroje energijoje. Atskirieji spektrai, turintys ryškius smailius, vadinami emisijos spektrais, o tie, kuriuose yra tamsių smailių, vadinami absorbcijos spektrais.
Nepertraukiamus spektrus skleidžia tokie dalykai kaip žvaigždės, taip pat tokie daiktai žemėje kaip gaisrai, gyvūnai ar lemputės. Kadangi energija išleidžiama visame bangos ilgių spektre, ji atrodo gana tolydi, nors spektre gali būti smailių ir žemumų. Žinoma, ne visa ši šviesa yra matoma plika akimi, didžioji jos dalis yra infraraudonųjų arba ultravioletinių spindulių diapazone.
Kita vertus, diskretieji spektrai dažniausiai atsiranda dėl to, kas vyksta tam tikrame atome. Taip yra todėl, kad dėl tam tikrų kvantinės mechanikos taisyklių elektronų debesys turi labai specifinę energiją, priklausomai nuo susieto atomo. Kiekvienas elementas turi tik keletą energijos lygių, kuriuos jis gali turėti, ir beveik visi jie yra lengvai atpažįstami. Tuo pačiu metu šie elementai visada nori grįžti į šiuos pagrindinius energijos lygius, todėl, jei jie kokiu nors būdu susijaudina, jie išskiria papildomą energiją kaip šviesą. Tos šviesos bangos ilgis yra toks, kokio galima tikėtis iš to atomo, todėl astronomai gali pamatyti šviesos smailę ir atpažinti, kokie atomai dalyvauja, o tai padeda atskleisti visatos sudėties paslaptis.