Spektroskopija je preučevanje svetlobe, ko se razbije na njene sestavne barve. S preučevanjem teh različnih barv lahko določimo poljubno število lastnosti predmeta, ki ga preučujemo, saj barve svetlobe odražajo energijska stanja. Bolj tehnično gledano spektroskopija obravnava interakcijo med katero koli snovjo in sevanjem. Uporablja se za analizo spojin v kemiji, za ugotavljanje, kateri različni elementi sestavljajo nekaj, uporablja pa se tudi v astronomiji za vpogled v sestavo in hitrosti astronomskih teles.
Spektroskopijo lahko razdelimo na številne poddiscipline, odvisno od tega, kaj se meri in kako se meri. Nekatere glavne delitve vključujejo masno spektrometrijo, elektronsko spektroskopijo, absorpcijsko spektroskopijo, emisijsko spektroskopijo, rentgensko spektroskopijo in elektromagnetno spektroskopijo. Obstaja tudi veliko drugih vrst spektroskopije, vključno s tistimi, ki gledajo na zvok, ko se razprši, ali električna polja.
V rentgenski spektroskopiji na primer rentgenski žarki bombardirajo snov. Ko ga zadenejo, se elektroni v notranjih lupinah atomov vzbudijo in nato de-vzbudijo in oddajajo sevanje. To sevanje prihaja na različnih frekvencah, odvisno od atoma, in obstajajo rahle razlike glede na prisotne kemične vezi. To pomeni, da lahko sevanje pregledamo, da ugotovimo, kateri elementi so prisotni, v kakšnih količinah in kakšne kemične vezi obstajajo.
V astronomiji se lahko spektroskopija uporablja za določanje širokega spektra stvari o sestavi zvezd in drugih nebesnih teles. To je zato, ker je svetloba val, različne energije pa imajo različne valovne dolžine. Te različne valovne dolžine so povezane z različnimi barvami, ki jih je mogoče opazovati s teleskopi. Spektroskopija vključuje opazovanje različnih barv in uporabo tega, kar je znano o energijah različnih procesov in elementov, za izdelavo zemljevida dogajanja na tisoče milijonov svetlobnih let stran.
Obstajata dva glavna spektra svetlobe, ki ju opazujemo v astronomski spektroskopiji: neprekinjen in diskreten. Neprekinjen spekter ima široko paleto barv, ki so razmeroma neprekinjene. Po drugi strani ima diskretni spekter določene konice zelo svetlih ali zelo temnih črt pri določenih energijah. Diskretni spektri, ki imajo svetle konice, se imenujejo emisijski spektri, medtem ko tisti, ki imajo temne konice, se imenujejo absorpcijski spektri.
Neprekinjene spektre oddajajo stvari, kot so zvezde, pa tudi stvari na zemlji, kot so ognji, živali ali žarnice. Ker se energija sprošča v celotnem spektru valovnih dolžin, je videti precej neprekinjena, čeprav so znotraj spektra lahko vrhovi in padci. Vsa ta svetloba seveda ni vidna s prostim očesom, velik del je v infrardečem ali ultravijoličnem območju.
Po drugi strani pa so diskretni spektri običajno posledica nečesa, ki se dogaja z določenim atomom. To je zato, ker imajo zaradi določenih pravil kvantne mehanike elektronski oblaki zelo specifično energijo, odvisno od povezanega atoma. Vsak posamezen element ima le nekaj energijskih nivojev, ki jih lahko ima, in skoraj vse jih je enostavno prepoznati. Hkrati se ti elementi vedno želijo vrniti na te osnovne energijske ravni, zato, če se na nek način vznemirijo, oddajajo dodatno energijo kot svetlobo. Ta svetloba ima natančno valovno dolžino, ki bi jo pričakovali za ta atom, kar omogoča astronomom, da si ogledajo svetlobni vrh in prepoznajo, kateri atomi so vpleteni, kar pomaga odkriti skrivnosti sestave vesolja.