Spektroskopija ir gaismas izpēte, kad tā sadalās savās krāsās. Izpētot šīs dažādās krāsas, var noteikt jebkuru pētāmā objekta īpašību skaitu, jo gaismas krāsas atspoguļo enerģijas stāvokļus. Tehniskāk spektroskopija aplūko mijiedarbību starp jebkuru vielu un starojumu. To izmanto savienojumu analīzei ķīmijā, lai noteiktu, kādi elementi kaut ko veido, kā arī tiek izmantota astronomijā, lai gūtu ieskatu gan par astronomisko ķermeņu sastāvu, gan ātrumu.
Spektroskopiju var iedalīt daudzās apakšdisciplīnās atkarībā no tā, kas tiek mērīts un kā tas tiek mērīts. Dažas galvenās nodaļas ir masas spektrometrija, elektronu spektroskopija, absorbcijas spektroskopija, emisijas spektroskopija, rentgenstaru spektroskopija un elektromagnētiskā spektroskopija. Tomēr ir arī daudzi citi spektroskopijas veidi, tostarp tie, kas aplūko skaņu, kad tā izkliedējas, vai elektriskos laukus.
Piemēram, rentgenstaru spektroskopijā rentgenstari bombardē vielu. Saskaroties ar to, elektroni atomu iekšējos apvalkos tiek ierosināti un pēc tam deaktivizējas, izstarojot starojumu. Šis starojums izplūst dažādās frekvencēs atkarībā no atoma, un ir nelielas atšķirības atkarībā no esošajām ķīmiskajām saitēm. Tas nozīmē, ka starojumu var pārbaudīt, lai noteiktu, kādi elementi ir klāt, kādos daudzumos un kādas ķīmiskās saites pastāv.
Astronomijā spektroskopiju var izmantot, lai noteiktu ļoti dažādas lietas par zvaigžņu un citu debess ķermeņu sastāvu. Tas ir tāpēc, ka gaisma ir vilnis, un dažādām enerģijām ir dažādi viļņu garumi. Šie dažādie viļņu garumi korelē ar dažādām krāsām, kuras var novērot, izmantojot teleskopus. Spektroskopija ietver dažādu krāsu apskati un to, kas ir zināms par dažādu procesu un elementu enerģijām, lai izveidotu karti par to, kas notiek tūkstošiem gaismas gadu attālumā.
Astronomiskajā spektroskopijā tiek aplūkoti divi galvenie gaismas spektri: nepārtraukts un diskrēts. Nepārtrauktam spektram ir plašs krāsu diapazons, kas ir salīdzinoši nepārtraukts. No otras puses, diskrētam spektram ir noteiktas ļoti spilgtas vai ļoti tumšas līnijas pie noteiktām enerģijām. Diskrētos spektrus, kuriem ir spilgti tapas, sauc par emisijas spektriem, savukārt tos, kuriem ir tumši tapas, sauc par absorbcijas spektriem.
Nepārtrauktos spektrus izstaro tādas lietas kā zvaigznes, kā arī lietas uz zemes, piemēram, ugunsgrēki, dzīvnieki vai spuldzes. Tā kā enerģija tiek atbrīvota visā viļņu garumu spektrā, tā šķiet diezgan nepārtraukta, lai gan spektrā var būt pīķi un kritumi. Protams, ne visa šī gaisma ir redzama ar neapbruņotu aci, liela daļa no tās pastāv infrasarkanajā vai ultravioletajā diapazonā.
No otras puses, diskrētos spektrus parasti izraisa kaut kas, kas notiek ar noteiktu atomu. Tas ir tāpēc, ka noteiktu kvantu mehānikas noteikumu dēļ elektronu mākoņiem ir ļoti specifiska enerģija atkarībā no saistītā atoma. Katram elementam ir tikai nedaudzi enerģijas līmeņi, un gandrīz visi no tiem ir viegli identificējami. Tajā pašā laikā šie elementi vienmēr vēlas atgriezties šajos pamata enerģijas līmeņos, tāpēc, ja tie kaut kādā veidā aizraujas, tie izstaro papildu enerģiju kā gaismu. Šai gaismai ir precīzs viļņa garums, kādu varētu sagaidīt šim atomam, ļaujot astronomiem redzēt gaismas maksimumu un atpazīt, kādi atomi ir iesaistīti, palīdzot atklāt Visuma sastāva noslēpumus.