Undersøgelse af samspillet mellem sagen og stråling. Da energi niveauerne i alle atomer og molekyler er diskrete (quantized), absorption eller emission af stråling opstår på særskilte energikilder (frekvenser) karakteristisk for et givet kemikalie. Energi niveauer aftestede være rotational (mikrobølge region), vibrational (infrarødt område), eller elektronisk (synlige eller ultraviolette). i masse spektroskopi, molekyler er ioniseret og de forskellige masser valgt ved brug af en elektrisk eller magnetfelt. Mange spektroskopiske teknikker er blevet anvendt til at identificere molekyler eller atomer i atmosfæren.