Promieniowanie elektromagnetyczne (EM) można uznać za oscylujące pole elektryczne i magnetyczne rozprzestrzeniające się przez ośrodek, który może oddziaływać z materią na swojej drodze. Pole elektryczne w promieniowaniu może oddziaływać z ładunkami elektrycznymi w atomach lub cząsteczkach w materii. Z drugiej strony pole magnetyczne może oddziaływać z polem magnetycznym w jądrze atomowym. Badanie interakcji między promieniowaniem elektromagnetycznym a materią nazywa się spektroskopią. Spektroskopia to badanie interakcji promieniowania elektromagnetycznego z materią, skupiające się przede wszystkim na tym, jak substancje pochłaniają i emitują światło. Proces ten ujawnia unikalne informacje o strukturze atomowej i cząsteczkowej zaangażowanej materii, dostarczając wglądu w jej skład chemiczny i właściwości.

Promieniowanie EM można traktować jednocześnie jako falę i cząstkę. Można je scharakteryzować za pomocą właściwości fali, takich jak intensywność (I) i amplituda (A). Jednak jego interakcje z materią są często rozpatrywane w kategoriach fotonów, które są cząstkami elementarnymi. Intensywność (lub natężenie promieniowania) to liczba fotonów uderzających w dany obszar materii w określonym przedziale czasu. Amplituda fali to odległość między szczytem fali a punktem równowagi fali. Intensywność promieniowania jest wprost proporcjonalna do kwadratu jej amplitudy.

Promieniowanie elektromagnetyczne może być transmitowane przez materię bez żadnej interakcji. W takim przypadku intensywność i energia promieniowania wchodzącego do materii i wychodzącego z materii będą takie same. Interakcja między promieniowaniem elektromagnetycznym a materią może zachodzić na różne sposoby. W niektórych przypadkach zachodzi transmisja, umożliwiająca promieniowaniu przejście przez materię bez zmian, utrzymując tę ​​samą intensywność i poziom energii po wyjściu. Odbicie i rozpraszanie to inne typy interakcji, w których promieniowanie jest kierowane z powrotem do źródła lub rozpraszane losowo; energia może pozostać niezmieniona (elastyczna) lub może się zmieniać (nieelastyczna). Inną znaczącą interakcją jest absorpcja, w której materia pobiera energię z promieniowania, co powoduje zmniejszenie intensywności transmitowanego promieniowania. Emisja następuje, gdy pochłonięta energia jest później uwalniana przez substancję, często jako światło o różnych długościach fal.

Aby analizować takie interakcje, w badaniach i przemyśle stosuje się różne techniki spektroskopowe, w tym spektroskopię w podczerwieni (IR), spektroskopię w zakresie ultrafioletowym i widzialnym (UV-Vis), spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) i spektrometrię masową (MS). Każda technika oferuje unikalne okno na strukturę molekularną, umożliwiając precyzyjną identyfikację związków i szczegółową analizę złożonych układów chemicznych.