Spektroskopi adalah studi tentang interaksi antara radiasi elektromagnetik dan materi. Ini adalah salah satu alat paling kuat dalam kimia analitik, yang menyediakan informasi tentang struktur molekul, konfigurasi elektronik, dan komposisi unsur di hampir semua jenis sampel. Spektrum elektromagnetik membentang dari sinar gamma berenergi tinggi (λ < 10 pm) melalui sinar-X, ultraviolet (UV), cahaya tampak (Vis), inframerah (IR), gelombang mikro, hingga gelombang radio berenergi rendah (λ > 1 m). Setiap wilayah memeriksa transisi molekul atau atom yang berbeda.
Ketika radiasi berinteraksi dengan materi, tiga fenomena utama dapat terjadi: absorpsi (molekul menyerap energi foton dan bertransisi ke keadaan tereksitasi), emisi (spesies tereksitasi relaksasi dengan melepaskan foton), dan hamburan (radiasi dibelokkan dengan atau tanpa perubahan energi — hamburan Rayleigh dan Raman). Spektroskopi absorpsi adalah yang paling banyak digunakan, dan hubungan antara absorpsi dan konsentrasi diatur oleh hukum Beer-Lambert: A = εbc, di mana A adalah absorbansi, ε adalah absorptivitas molar, b adalah panjang jalur, dan c adalah konsentrasi.
Spektroskopi molekul melibatkan transisi antara tingkat energi terkuantisasi dalam molekul — elektronik (UV-Vis), vibrasional (IR, Raman), dan rotasional (gelombang mikro). Spektroskopi atom melibatkan transisi elektron dalam atom bebas, biasanya memerlukan atomisasi pada suhu tinggi (nyala, tungku, atau plasma) untuk memutus ikatan molekul. Absorpsi atom (AAS), emisi atom (AES, ICP-OES), dan fluoresensi atom (AFS) adalah teknik atom utama.
Semua instrumen spektroskopi memiliki komponen umum: sumber radiasi (sumber kontinum atau garis), selektor panjang gelombang (monokromator atau filter) yang mengisolasi panjang gelombang analitis, tempat sampel (kuvet, nyala, atau plasma), dan detektor (tabung fotomultiplier, fotodioda, atau perangkat muatan tergandeng) yang mengubah intensitas cahaya menjadi sinyal listrik. Rasio sinyal terhadap derau (SNR) menentukan sinyal terkecil yang dapat dideteksi dan dapat ditingkatkan melalui rata-rata sinyal, modulasi, dan amplifikasi lock-in. Instrumen modern sering menggabungkan autosampler, akuisisi data terkontrol komputer, dan perangkat lunak kemometrik canggih untuk dekonvolusi spektral.
