光譜學是測量和解釋電磁輻射與物質相互作用產生的電磁波譜的研究領域，該波譜是輻射波長或頻率的函數。 物質波和聲波也可以被認為是輻射能的形式，最近引力波與激光干涉引力波天文臺 (LIGO) 的光譜特征相關聯

簡而言之，光譜學是對從可見光到電磁波譜所有波段的顏色的精確研究。 從歷史上看，光譜學起源于研究氣相物質吸收被棱鏡散射的可見光的波長依賴性。

光譜學主要研究電磁波譜，是天文學、化學、材料科學和物理學領域的基本探索工具，可以在原子、分子和宏觀尺度上研究物質的成分、物理結構和電子結構 , 以及天文距離。 重要的應用包括組織分析和醫學成像領域的生物醫學光譜學。

光譜學是一門科學分支，研究電磁輻射的光譜作為其波長或頻率的函數，通過光譜儀和其他技術測量，以獲得有關物質結構和性質的信息。 光譜測量設備被稱為光譜儀、分光光度計、攝譜儀或光譜分析儀。 實驗室中的大多數光譜分析從要分析的樣品開始，然后從任何所需的光譜范圍中選擇光源，然后光穿過樣品到達色散陣列（衍射光柵儀器）并由 光電二極管。 出于天文目的，望遠鏡必須配備光色散裝置。 可以使用此基本設置的各種版本。

光譜學作為一門科學始于艾薩克·牛頓用棱鏡分裂光，被稱為光學。 因此，最初是對我們稱之為顏色的可見光的研究，后來在詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的研究下包括了整個電磁波譜。 光譜學雖然涉及顏色，但并不等同于元素或物體的顏色，它涉及吸收和反射某些電磁波，使物體對我們的眼睛有顏色感。 相反，光譜學涉及通過棱鏡、衍射光柵或類似儀器分裂光，以發出特定的離散線圖案，稱為每種不同類型元素獨有的“光譜”。 大多數元素首先被置于氣相中以允許檢查光譜，盡管今天其他方法可以用于不同的相。 由類似棱鏡的儀器衍射的每個元素顯示吸收光譜或發射光譜，具體取決于元素是被冷卻還是被加熱。

直到最近，所有光譜學都涉及線光譜的研究，而且大多數光譜學仍然如此。 振動光譜學是研究光譜的光譜學分支。 然而，光譜學的最新發展有時可以免除色散技術。 在生化光譜學中，可以通過吸收和光散射技術收集有關生物組織的信息。 光散射光譜是一種反射光譜，通過檢查彈性散射來確定組織結構。 在這種情況下，正是組織充當了衍射或色散機制。

光譜學研究是量子力學發展的核心，因為xxx個有用的原子模型描述了氫的光譜，這些模型包括玻爾模型、薛定諤方程和矩陣力學，它們都可以產生氫的譜線，因此，提供了 離散量子跳躍的基礎以匹配離散氫光譜。 此外，馬克斯普朗克對黑體輻射的解釋涉及光譜學，因為他使用光度計將光的波長與黑體的溫度進行比較。 光譜學用于物理和分析化學，因為原子和分子具有獨特的光譜。 因此，這些光譜可用于檢測、識別和量化有關原子和分子的信息。 光譜學也用于地球上的天文學和遙感。 大多數研究望遠鏡都有光譜儀。 測得的光譜用于確定天體的化學成分和物理性質（例如它們的溫度、恒星中元素的密度、速度、黑洞等）。 光譜學的一個重要用途是在生物化學中。 可以分析分子樣品的種類鑒定和能量含量。