Spektroskopija je proučavanje svjetlosti dok se razbija na svoje sastavne boje. Ispitivanjem ovih različitih boja može se odrediti bilo koji broj svojstava predmeta koji se proučava, budući da boje svjetlosti odražavaju energetska stanja. Više tehnički, spektroskopija promatra interakciju između bilo koje materije i zračenja. Koristi se za analizu spojeva u kemiji, za određivanje od kojih različitih elemenata nešto čine, a također se koristi u astronomiji kako bi se dobio uvid u sastav i brzine astronomskih tijela.
Spektroskopija se može podijeliti na mnoge poddiscipline, ovisno o tome što se mjeri i kako se mjeri. Neke glavne podjele uključuju masenu spektrometriju, elektronsku spektroskopiju, apsorpcijsku spektroskopiju, emisionu spektroskopiju, rendgensku spektroskopiju i elektromagnetsku spektroskopiju. Međutim, postoje i mnoge druge vrste spektroskopije, uključujući one koje gledaju na zvuk dok se raspršuje ili električna polja.
U rendgenskoj spektroskopiji, na primjer, x-zrake bombardiraju tvar. Kada ga udare, elektroni u unutarnjim ljuskama atoma se pobuđuju, a zatim se de-uzbude, emitirajući zračenje. Ovo zračenje izlazi na različitim frekvencijama, ovisno o atomu, a postoje male varijacije ovisno o prisutnim kemijskim vezama. To znači da se zračenje može ispitati kako bi se utvrdilo koji su elementi prisutni, u kojim količinama i koje kemijske veze postoje.
U astronomiji, spektroskopija se može koristiti za određivanje širokog raspona stvari o sastavu zvijezda i drugih nebeskih tijela. To je zato što je svjetlost val, a različite energije imaju različite valne duljine. Te različite valne duljine koreliraju s različitim bojama, koje se mogu promatrati pomoću teleskopa. Spektroskopija uključuje promatranje različitih boja i korištenje onoga što je poznato o energijama različitih procesa i elemenata za izgradnju karte onoga što se događa tisućama milijuna svjetlosnih godina daleko.
Postoje dva glavna spektra svjetlosti koja se promatraju u astronomskoj spektroskopiji: kontinuirani i diskretni. Kontinuirani spektar ima širok raspon boja koje su relativno kontinuirane. Diskretni spektar, s druge strane, ima određene šiljke vrlo svijetlih ili vrlo tamnih linija pri određenim energijama. Diskretni spektri koji imaju svijetle šiljke nazivaju se spektri emisije, dok se oni koji imaju tamne šiljke nazivaju spektri apsorpcije.
Neprekidne spektre emitiraju stvari poput zvijezda, kao i stvari na zemlji poput vatre, životinja ili žarulja. Budući da se energija oslobađa u cijelom spektru valnih duljina, izgleda prilično kontinuirano, iako unutar spektra mogu postojati vrhovi i padovi. Nije sva ta svjetlost, naravno, vidljiva golim okom, veliki dio postoji u infracrvenom ili ultraljubičastom rasponu.
Diskretni spektri, s druge strane, obično su uzrokovani nečim što se događa s određenim atomom. To je zato što, zbog određenih pravila kvantne mehanike, oblaci elektrona imaju vrlo specifičnu energiju, ovisno o pridruženom atomu. Svaki pojedini element ima samo nekoliko razina energije koje može imati, a gotovo sve ih je lako prepoznati. U isto vrijeme, ti se elementi uvijek žele vratiti na ove osnovne energetske razine, pa ako se na neki način uzbude, emitiraju dodatnu energiju kao svjetlost. Ta svjetlost ima točnu valnu duljinu koju bismo očekivali za taj atom, omogućujući astronomima da vide svjetlosni vrh i prepoznaju koji su atomi uključeni, pomažući da se otkriju tajne sastava svemira.