Lo studio dell'interazione tra materia e radiazione. Dal momento che i livelli di energia in tutti gli atomi e le molecole sono discreti (quantizzata), l'assorbimento o emissione di radiazioni si verifica a distinte energie (frequenze) caratteristiche di una determinata sostanza chimica. L'energia livelli sondati può essere rotazionali (regione del forno a microonde), vibrazionali (regione a infrarossi), o in formato elettronico (visibile o raggi ultravioletti). In spettroscopia di massa, molecole vengono ionizzate e le diverse masse selezionate dall'uso di un elettrico o un campo magnetico. Molte tecniche spettroscopiche sono stati utilizzati per identificare le molecole o gli atomi nell'atmosfera.