Vielas un starojuma mijiedarbības izpēte. , Jo visu atomu un molekulu enerģijas līmeņiem ir diskrēta (quantized), absorbcijas vai radiācijas emisija rodas atšķirīgas enerģiju (frekvences) raksturīgas konkrētas ķīmiskas vielas. Enerģijas līmeņiem, zonde var būt rotācijas (mikroviļņu reģionā), vibrācijas (infrasarkano reģions), vai elektroniska (redzamu vai ultravioleto). Masas spektroskopijas molekulas ir jonizētu un dažādu masu izvēlas izmantot elektriskā vai magnētiskā lauka. Daudz spektroskopijas metodes, kas lieto, lai norādītu molekulas vai atomu atmosfērā.