Elektromagnetische (EM) Strahlung kann als schwingendes elektrisches und magnetisches Feld betrachtet werden, das sich durch ein Medium ausbreitet und mit Materie auf seinem Weg interagieren kann. Das elektrische Feld in der Strahlung kann mit elektrischen Ladungen in den Atomen oder Molekülen in der Materie interagieren. Andererseits kann das magnetische Feld mit dem magnetischen Feld im Atomkern interagieren. Die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung und Materie wird als Spektroskopie bezeichnet. Spektroskopie ist die Untersuchung der Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit Materie und konzentriert sich hauptsächlich darauf, wie Substanzen Licht absorbieren und emittieren. Dieser Prozess enthüllt einzigartige Informationen über die atomare und molekulare Struktur der betreffenden Materie und gibt Einblick in ihre chemische Zusammensetzung und Eigenschaften.

EM-Strahlung kann gleichzeitig als Welle und Teilchen betrachtet werden. Sie kann durch die Eigenschaften einer Welle wie Intensität (I) und Amplitude (A) charakterisiert werden. Ihre Wechselwirkungen mit Materie werden jedoch oft in Bezug auf Photonen betrachtet, die Elementarteilchen sind. Intensität (oder Bestrahlungsstärke) ist die Anzahl der Photonen, die während eines bestimmten Zeitintervalls auf einen bestimmten Materiebereich treffen. Die Amplitude der Welle ist der Abstand zwischen dem Wellenberg und dem Gleichgewichtspunkt der Welle. Die Strahlungsintensität ist direkt proportional zum Quadrat ihrer Amplitude.

EM-Strahlung kann ohne Wechselwirkung durch Materie übertragen werden. In diesem Fall sind Intensität und Energie der Strahlung, die in die Materie eindringt und aus ihr austritt, gleich. Die Wechselwirkung zwischen EM-Strahlung und Materie kann auf verschiedene Weise erfolgen. In einigen Fällen findet eine Übertragung statt, bei der die Strahlung unverändert durch die Materie hindurchdringt und beim Austritt die gleiche Intensität und Energie behält. Reflexion und Streuung sind andere Wechselwirkungsarten, bei denen die Strahlung zu ihrer Quelle zurückgeleitet oder zufällig gestreut wird; die Energie kann unverändert bleiben (elastisch) oder variieren (unelastisch). Eine weitere wichtige Wechselwirkung ist die Absorption, bei der Materie Energie aus der Strahlung aufnimmt, was zu einer Verringerung der Intensität der übertragenen Strahlung führt. Emission tritt auf, wenn absorbierte Energie später von der Substanz freigesetzt wird, oft als Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen.

Zur Analyse solcher Wechselwirkungen werden in Forschung und Industrie verschiedene spektroskopische Techniken eingesetzt, darunter Infrarotspektroskopie (IR), Ultraviolett-sichtbare (UV-Vis)-Spektroskopie, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Massenspektrometrie (MS). Jede Technik bietet einen einzigartigen Einblick in die Molekülstruktur und ermöglicht eine genaue Identifizierung von Verbindungen und eine detaillierte Analyse komplexer chemischer Systeme.