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光谱学是研究物质发射、吸收或散射的光、声或粒子来研究物质的方法。
光谱学也可以被定义为研究光和物质之间相互作用的学科。 历史上，光谱学指用可见光来对物质结构的理论研究和定量和定性的分析的科学分支。但是，近来，光谱学的定义已经被扩展为一种不只用可见光，也用许多其他电磁或非电磁辐射（如微波，无线电波，X射线，电子，声子（声波）等）的新技术。阻抗光谱学则研究交流电的频率响应。
光谱学被频繁的用在物理和分析化学中，通过发射或吸收光谱来鉴定物质。一种记录光谱的仪器叫分光计。光谱学可以通过其测量或计算的物理属性或测量过程来分类。
光谱学也同样大量运用在天文学和遥感。大多数大型天文望远镜配有光谱摄制仪,用来测量天体的化学组成和物理属性，或通过测量光谱线的多普勒偏移来测量天体的速度。

光谱学的种类
不同种类的光谱学观测不同的物理量，根据所量测的不同物理量而有不同的名字。
电磁波的吸收与放出（electromagnetic spectroscopy）
巨观摆动的振幅（acoustic spectroscopy）
粒子的动能（electron energy loss spectroscopy）
粒子的荷质比（mass spectrometry）
原子分子的作用截面积（cross section）