Η φασματοσκοπία είναι η μελέτη του φωτός καθώς διασπάται στα συστατικά του χρώματα. Εξετάζοντας αυτά τα διαφορετικά χρώματα, μπορεί κανείς να προσδιορίσει οποιονδήποτε αριθμό ιδιοτήτων του αντικειμένου που μελετάται, καθώς τα χρώματα του φωτός αντανακλούν τις ενεργειακές καταστάσεις. Πιο τεχνικά, η φασματοσκοπία εξετάζει την αλληλεπίδραση μεταξύ οποιασδήποτε ύλης και ακτινοβολίας. Χρησιμοποιείται για την ανάλυση ενώσεων στη χημεία, για τον προσδιορισμό των διαφορετικών στοιχείων που συνθέτουν κάτι, και χρησιμοποιείται επίσης στην αστρονομία για να αποκτήσει μια εικόνα τόσο για τη σύνθεση όσο και για τις ταχύτητες των αστρονομικών σωμάτων.
Κάποιος μπορεί να χωρίσει τη φασματοσκοπία σε πολλούς επιμέρους κλάδους, ανάλογα με το τι μετράται και πώς μετριέται. Ορισμένες κύριες διαιρέσεις περιλαμβάνουν τη φασματοσκοπία μάζας, τη φασματοσκοπία ηλεκτρονίων, τη φασματοσκοπία απορρόφησης, τη φασματοσκοπία εκπομπής, τη φασματοσκοπία ακτίνων Χ και την ηλεκτρομαγνητική φασματοσκοπία. Ωστόσο, υπάρχουν πολλοί άλλοι τύποι φασματοσκοπίας, συμπεριλαμβανομένων αυτών που εξετάζουν τον ήχο καθώς διασκορπίζεται ή τα ηλεκτρικά πεδία.
Στη φασματοσκοπία ακτίνων Χ, για παράδειγμα, οι ακτίνες Χ βομβαρδίζουν μια ουσία. Όταν το χτυπήσουν, τα ηλεκτρόνια στα εσωτερικά κελύφη των ατόμων διεγείρονται και στη συνέχεια αποδιέγονται, εκπέμποντας ακτινοβολία. Αυτή η ακτινοβολία εκπέμπεται σε διαφορετικές συχνότητες, ανάλογα με το άτομο, και υπάρχουν μικρές διακυμάνσεις ανάλογα με τους χημικούς δεσμούς που υπάρχουν. Αυτό σημαίνει ότι η ακτινοβολία μπορεί να εξεταστεί για να προσδιοριστεί ποια στοιχεία υπάρχουν, σε ποιες ποσότητες και ποιοι χημικοί δεσμοί υπάρχουν.
Στην αστρονομία, η φασματοσκοπία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιορίσει ένα ευρύ φάσμα πραγμάτων σχετικά με τη σύνθεση των άστρων και άλλων ουράνιων σωμάτων. Αυτό συμβαίνει επειδή το φως είναι ένα κύμα και οι διαφορετικές ενέργειες έχουν διαφορετικά μήκη κύματος. Αυτά τα διαφορετικά μήκη κύματος συσχετίζονται με διαφορετικά χρώματα, τα οποία μπορούν να παρατηρηθούν χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια. Η φασματοσκοπία περιλαμβάνει την εξέταση των διαφορετικών χρωμάτων και τη χρήση όσων είναι γνωστά για τις ενέργειες διαφορετικών διεργασιών και στοιχείων για τη δημιουργία ενός χάρτη του τι συμβαίνει χιλιάδες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Υπάρχουν δύο κύρια φάσματα φωτός που εξετάζονται στην αστρονομική φασματοσκοπία: το συνεχές και το διακριτό. Ένα συνεχές φάσμα έχει ένα ευρύ φάσμα χρωμάτων που είναι σχετικά συνεχή. Ένα διακριτό φάσμα, από την άλλη πλευρά, έχει ορισμένες αιχμές πολύ φωτεινών ή πολύ σκοτεινών γραμμών σε συγκεκριμένες ενέργειες. Τα διακριτά φάσματα που έχουν φωτεινές αιχμές ονομάζονται φάσματα εκπομπής, ενώ εκείνα που έχουν σκούρες αιχμές ονομάζονται φάσματα απορρόφησης.
Τα συνεχή φάσματα εκπέμπονται από πράγματα όπως τα αστέρια, καθώς και από πράγματα στη γη όπως φωτιές, ζώα ή λαμπτήρες. Επειδή η ενέργεια απελευθερώνεται σε όλο το φάσμα των μηκών κύματος, φαίνεται μάλλον συνεχής, αν και μπορεί να υπάρχουν κορυφές και κατώφλια εντός του φάσματος. Δεν είναι όλο αυτό το φως, φυσικά, ορατό με γυμνό μάτι, μεγάλο μέρος του υπάρχει στην υπέρυθρη ή υπεριώδη περιοχή.
Τα διακριτά φάσματα, από την άλλη πλευρά, συνήθως προκαλούνται από κάτι που συμβαίνει από ένα συγκεκριμένο άτομο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, λόγω ορισμένων κανόνων της κβαντικής μηχανικής, τα νέφη ηλεκτρονίων έχουν μια πολύ συγκεκριμένη ενέργεια, ανάλογα με το σχετικό άτομο. Κάθε στοιχείο έχει μόνο μια χούφτα ενεργειακά επίπεδα που μπορεί να έχει, και σχεδόν όλα είναι εύκολα αναγνωρίσιμα. Ταυτόχρονα, αυτά τα στοιχεία θέλουν πάντα να επιστρέψουν σε αυτά τα βασικά ενεργειακά επίπεδα, οπότε αν ενθουσιαστούν με κάποιο τρόπο, εκπέμπουν την επιπλέον ενέργεια ως φως. Αυτό το φως έχει το ακριβές μήκος κύματος που θα περίμενε κανείς για αυτό το άτομο, επιτρέποντας στους αστρονόμους να δουν την αιχμή του φωτός και να αναγνωρίσουν ποια άτομα εμπλέκονται, βοηθώντας να ξεκλειδωθούν τα μυστικά της σύνθεσης του σύμπαντος.