De studie van de interactie tussen materie en straling. Aangezien de energie niveaus in alle atomen en moleculen discrete zijn (gekwantiseerde), de absorptie of emissie van straling treedt op bij verschillende energieën (frequenties) karakteristiek van een bepaalde chemische stof. De energie niveaus gesondeerd rotatie kunnen worden (magnetron regio), vibrationele (infrarood regio), of elektronische (zichtbaar of ultraviolet). In massaspectrometrie, moleculen worden geïoniseerd en de verschillende massa's geselecteerd door gebruik van een elektrische of magnetische veld. Vele spectroscopische technieken zijn gebruikt om moleculen of atomen in de atmosfeer te identificeren.