Spektroskopia je vedecká metóda, ktorá analyzuje svetlo rozložené na jednotlivé farby, aby zistila zloženie hmôt vo vesmíre aj na Zemi. Keď svetlo prechádza hranolom alebo spektrografom, vytvára spektrum – ako dúhu – kde každá farba zodpovedá určitej vlnovej dĺžke. Každý chemický prvok pohlcuje alebo vyžaruje len veľmi konkrétne farby, čo vytvára unikátny „čiarový kód“, podľa ktorého vedci identifikujú prvky aj na obrovské vzdialenosti. Tento princíp funguje rovnako pri štúdiu Slnka, vzdialených galaxií aj pri skúmaní štruktúry biologických molekúl.

V astronómii sa spektroskopia používa na určovanie zloženia hviezd a atmosfér exoplanét. Keď svetlo hviezdy prechádza chladnejším plynom, určité farby sú pohltené, čo vytvára tmavé čiary v spektre – tzv. absorpčné spektrum. Týmto spôsobom bolo napríklad objavené hélium na Slnku ešte predtým, ako bolo nájdené na Zemi. Spektroskopia tiež odhaľuje pohyb telies vo vesmíre: ak sa objekt približuje, jeho svetlo sa posúva k modrej farbe (modrý posun), ak sa vzďaľuje, k červenej (červený posun), čo potvrdzuje rozpínanie vesmíru.

Na Zemi sa tá istá metóda využíva v biológii a chémii. Infračervená spektroskopia rozoznáva chemické väzby v molekulách podľa toho, ktoré farby infračerveného svetla pohlcujú. Pri štúdiu proteínov pomáha sledovať ich rýchle zmeny tvaru, čo je kľúčové pre pochopenie ich funkcie. Röntgenová kryštalografia dokonca rekonštruuje presný priestorový tvar molekúl z difrakčných vzorov. Tieto poznatky sú základom pre vývoj nových liekov.