光谱学是测量和解释由电磁辐射和物质之间的相互作用产生的电磁光谱作为辐射波长或频率的函数的研究领域。物质波和声波也可以被认为是辐射能的形式，最近引力波与激光干涉仪的光谱特征相关联引力波天文台(LIGO)
简而言之，光谱学是对从可见光到电磁波谱所有波段的颜色的精确研究。从历史上看，光谱学起源于研究气相物质吸收被棱镜散射的可见光的波长依赖性。
光谱学，主要在电磁波谱中，是天文学、化学、材料科学和物理学领域的基本探索工具，可以在原子、分子和宏观尺度上研究物质的组成、物理结构和电子结构，和天文距离。重要的应用包括组织分析和医学成像领域的生物医学光谱学。
光谱学是科学的一个分支，研究电磁辐射的光谱作为其波长或频率的函数，通过光谱仪和其他技术测量，以获得有关物质结构和性质的信息。光谱测量设备简称光谱仪、分光光度计、摄谱仪或光谱分析仪.实验室中的大多数光谱分析从要分析的样品开始，然后从任何所需的光谱范围中选择光源，然后光穿过样品到达色散阵列（衍射光栅仪器）并由光电二极管。出于天文目的，望远镜必须配备光色散装置。可以使用此基本设置的各种版本。
光谱学作为一门科学始于艾萨克·牛顿用棱镜分裂光，被称为光学。因此，最初是对我们称之为颜色的可见光的研究，后来在詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)的研究下逐渐包括了整个电磁波谱。光谱学虽然涉及颜色，但并不等同于元素或物体的颜色，它涉及吸收和反射某些电磁波，使物体对我们的眼睛有颜色感。相反，光谱学涉及通过棱镜、衍射光栅或类似仪器分裂光，以发出特定的离散线图案，称为每种不同类型元素独有的“光谱”。大多数元素首先被置于气相中以允许检查光谱，尽管今天其他方法可以用于不同的相。由类似棱镜的仪器衍射的每个元素显示吸收光谱或发射光谱，具体取决于元素是被冷却还是被加热。
直到最近，所有光谱学都涉及线光谱的研究，而且大多数光谱学仍然如此。振动光谱学是研究光谱的光谱学分支。然而，光谱学的最新发展有时可以免除色散技术。在生化光谱学中，可以通过吸收和光散射技术收集有关生物组织的信息。光散射光谱是一种反射光谱，通过检查弹性散射来确定组织结构。在这种情况下，组织起到了衍射或色散机制的作用。
光谱学研究是量子力学发展的核心，因为第一个有用的原子模型描述了氢的光谱，这些模型包括玻尔模型、薛定谔方程和矩阵力学，它们都可以产生氢的谱线，因此，提供了离散量子跳跃的基础以匹配离散氢光谱。此外，马克斯普朗克对黑体辐射的解释涉及光谱学，因为他使用光度计将光的波长与黑体的温度进行比较。光谱学用于物理和分析化学，因为原子和分子具有独特的光谱。因此，这些光谱可用于检测、识别和量化有关原子和分子的信息。光谱学也用于地球上的天文学和遥感。大多数研究望远镜都有光谱仪。测得的光谱用于确定天体的化学成分和物理性质（例如它们的温度、恒星中元素的密度、速度、黑洞等）。光谱学的一个重要用途是在生物化学中。可以分析分子样品的种类鉴定和能量含量。
光谱学的核心理论是光有不同的波长组成，每个波长对应不同的频率。光谱学的重要性集中在元素周期表中的每个不同元素这一事实具有独特的光谱，由其发射或吸收的光的频率描述，当该光发生衍射时，它始终出现在电磁波谱的同一部分。这开辟了一个完整的研究领域，任何包含原子的东西都是物质。光谱学是理解所有物质原子特性的关键。因此，光谱学开辟了许多尚未被发现的新科学子领域。每个原子元素都有其独特的光谱特征的想法使光谱学能够用于广泛的领域，每个领域都有通过不同的光谱程序实现的特定目标。美国国家标准与技术研究院维护着一个公共原子光谱数据库，该数据库通过精确测量不断更新。
光谱学领域的拓宽是因为电磁波谱的任何部分都可用于分析从红外到紫外线的样品，告诉科学家关于同一样品的不同特性。例如在化学分析中，最常见的光谱类型包括原子光谱、红外光谱、紫外和可见光谱、拉曼光谱和核磁共振。在核磁共振中，其背后的理论是频率类似于共振及其相应的共振频率。频率共振首先在机械系统（如摆锤）中表征它具有伽利略著名的运动频率。
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