Spektroskopi adalah studi tentang cahaya saat ia pecah menjadi warna penyusunnya. Dengan memeriksa warna-warna yang berbeda ini, seseorang dapat menentukan sejumlah properti objek yang sedang dipelajari, karena warna cahaya mencerminkan keadaan energi. Secara lebih teknis, spektroskopi melihat interaksi antara materi dan radiasi. Ini digunakan untuk menganalisis senyawa dalam kimia, untuk menentukan elemen berbeda apa yang menyusun sesuatu, dan juga digunakan dalam astronomi untuk mendapatkan wawasan tentang komposisi dan kecepatan benda-benda astronomi.
Seseorang dapat membagi spektroskopi menjadi banyak sub-disiplin, tergantung pada apa yang diukur, dan bagaimana pengukurannya. Beberapa divisi utama termasuk spektrometri massa, spektroskopi elektron, spektroskopi serapan, spektroskopi emisi, spektroskopi sinar-x, dan spektroskopi elektromagnetik. Namun, ada banyak jenis spektroskopi lain, termasuk yang melihat suara saat dihamburkan, atau medan listrik.
Dalam spektroskopi sinar-x, misalnya, sinar-x membombardir suatu zat. Ketika mereka menabraknya, elektron di kulit bagian dalam atom tereksitasi, dan kemudian tereksitasi, memancarkan radiasi. Radiasi ini keluar pada frekuensi yang berbeda, tergantung pada atom, dan ada sedikit variasi tergantung pada ikatan kimia yang ada. Ini berarti bahwa radiasi dapat diperiksa untuk menentukan unsur apa yang ada, dalam jumlah berapa, dan ikatan kimia apa yang ada.
Dalam astronomi, spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan berbagai hal tentang komposisi bintang dan benda langit lainnya. Ini karena cahaya adalah gelombang, dan energi yang berbeda memiliki panjang gelombang yang berbeda. Panjang gelombang yang berbeda ini berkorelasi dengan warna yang berbeda, yang dapat diamati dengan menggunakan teleskop. Spektroskopi melibatkan melihat warna yang berbeda, dan menggunakan apa yang diketahui tentang energi dari proses dan elemen yang berbeda untuk membangun peta tentang apa yang terjadi ribuan juta tahun cahaya jauhnya.
Ada dua spektrum cahaya utama yang dilihat dalam spektroskopi astronomi: kontinu dan diskrit. Spektrum kontinu memiliki rentang warna yang luas yang relatif kontinu. Spektrum diskrit, di sisi lain, memiliki lonjakan tertentu dari garis yang sangat terang atau sangat gelap pada energi tertentu. Spektrum diskrit yang berduri terang disebut spektrum pancaran, sedangkan yang berduri gelap disebut spektrum serapan.
Spektrum kontinu dipancarkan oleh hal-hal seperti bintang, serta hal-hal di bumi seperti api, hewan, atau bola lampu. Karena energi dilepaskan melintasi spektrum panjang gelombang, energi itu tampak agak kontinu, meskipun mungkin ada puncak dan palung dalam spektrum. Tidak semua cahaya ini, tentu saja, terlihat dengan mata telanjang, sebagian besar ada dalam kisaran inframerah atau ultraviolet.
Spektrum diskrit, di sisi lain, biasanya disebabkan oleh sesuatu yang terjadi oleh atom tertentu. Ini karena, karena aturan mekanika kuantum tertentu, awan elektron memiliki energi yang sangat spesifik, tergantung pada atom yang terkait. Setiap elemen hanya memiliki sedikit tingkat energi yang dapat dimilikinya, dan hampir semuanya dapat dengan mudah diidentifikasi. Pada saat yang sama, elemen-elemen ini selalu ingin kembali ke tingkat energi dasar ini, jadi jika mereka tereksitasi dengan cara tertentu, mereka memancarkan energi ekstra sebagai cahaya. Cahaya itu memiliki panjang gelombang yang tepat yang diharapkan untuk atom itu, memungkinkan para astronom untuk melihat puncak cahaya dan mengenali atom apa yang terlibat, membantu membuka rahasia komposisi alam semesta.