Spectroscopia este studiul luminii pe măsură ce se sparge în culorile ei constitutive. Examinând aceste culori diferite, se poate determina orice număr de proprietăți ale obiectului studiat, deoarece culorile luminii reflectă stările de energie. Mai tehnic, spectroscopia analizează interacțiunea dintre orice materie și radiație. Este folosit pentru a analiza compuși în chimie, pentru a determina ce elemente diferite alcătuiesc ceva și este, de asemenea, folosit în astronomie pentru a obține o perspectivă atât asupra compoziției, cât și asupra vitezelor corpurilor astronomice.
Se poate împărți spectroscopia în mai multe sub-discipline, în funcție de ceea ce se măsoară și de modul în care este măsurată. Unele diviziuni majore includ spectrometria de masă, spectroscopie electronică, spectroscopie de absorbție, spectroscopie de emisie, spectroscopie cu raze X și spectroscopie electromagnetică. Există, totuși, multe alte tipuri de spectroscopie, inclusiv cele care privesc sunetul în timp ce se împrăștie sau câmpurile electrice.
În spectroscopia cu raze X, de exemplu, razele X bombardează o substanță. Când îl lovesc, electronii din învelișurile interioare ale atomilor sunt excitați și apoi dezexcitați, emițând radiații. Această radiație iese la frecvențe diferite, în funcție de atom, și există ușoare variații în funcție de legăturile chimice prezente. Aceasta înseamnă că radiația poate fi examinată pentru a determina ce elemente sunt prezente, în ce cantități și ce legături chimice există.
În astronomie, spectroscopia poate fi folosită pentru a determina o gamă largă de lucruri despre compoziția stelelor și a altor corpuri cerești. Acest lucru se datorează faptului că lumina este o undă, iar energiile diferite au lungimi de undă diferite. Aceste lungimi de undă diferite se corelează cu diferite culori, care pot fi observate cu ajutorul telescoapelor. Spectroscopia implică examinarea diferitelor culori și utilizarea a ceea ce se știe despre energiile diferitelor procese și elemente pentru a construi o hartă a ceea ce se întâmplă la mii de milioane de ani lumină distanță.
Există două spectre principale de lumină care sunt privite în spectroscopia astronomică: continuă și discretă. Un spectru continuu are o gamă largă de culori care sunt relativ continue. Un spectru discret, pe de altă parte, are anumite vârfuri de linii foarte luminoase sau foarte întunecate la energii specifice. Spectrele discrete care au vârfuri strălucitoare sunt numite spectre de emisie, în timp ce cele care au vârfuri întunecate sunt numite spectre de absorbție.
Spectrele continue sunt emise de lucruri precum stelele, precum și de lucruri de pe pământ, cum ar fi incendiile, animalele sau becurile. Deoarece energia este eliberată de-a lungul spectrului de lungimi de undă, ea pare destul de continuă, deși pot exista vârfuri și minime în spectru. Nu toată această lumină, desigur, este vizibilă cu ochiul liber, o mare parte din ea există în intervalul infraroșu sau ultraviolet.
Pe de altă parte, spectrele discrete sunt de obicei cauzate de ceva ce se întâmplă cu un anumit atom. Aceasta pentru că, datorită anumitor reguli ale mecanicii cuantice, norii de electroni au o energie foarte specifică, în funcție de atomul asociat. Fiecare element are doar o mână de niveluri de energie pe care le poate avea și aproape toate sunt ușor de identificat. În același timp, aceste elemente vor întotdeauna să se întoarcă la aceste niveluri de energie de bază, așa că, dacă se entuziasmează într-un fel, emit surplusul de energie sub formă de lumină. Acea lumină are lungimea de undă exactă la care s-ar aștepta pentru acel atom, permițând astronomilor să vadă vârful luminii și să recunoască ce atomi sunt implicați, ajutând la dezvăluirea secretelor compoziției universului.