Электромагнитное (ЭМ) излучение можно рассматривать как колеблющееся электрическое и магнитное поле, распространяющееся через среду, которое может взаимодействовать с веществом на своем пути. Электрическое поле излучения может взаимодействовать с электрическими зарядами в атомах или молекулах в веществе. С другой стороны, магнитное поле может взаимодействовать с магнитным полем в атомном ядре. Изучение взаимодействия электромагнитного излучения с веществом называется спектроскопией. Спектроскопия — это изучение того, как ЭМ излучение взаимодействует с веществом, в первую очередь фокусируясь на том, как вещества поглощают и излучают свет. Этот процесс раскрывает уникальную информацию об атомной и молекулярной структуре вовлеченного вещества, предоставляя представление о его химическом составе и свойствах.

ЭМ излучение можно рассматривать как волну и частицу одновременно. Его можно охарактеризовать свойствами волны, такими как интенсивность (I) и амплитуда (A). Однако, его взаимодействие с веществом часто рассматривается в терминах фотонов, которые являются элементарными частицами. Интенсивность (или облученность) — это количество фотонов, попадающих на заданную область материи в течение определенного интервала времени. Амплитуда волны — это расстояние между пиком волны и точкой равновесия волны. Интенсивность излучения прямо пропорциональна квадрату ее амплитуды.

Электромагнитное излучение может проходить через материю без какого-либо взаимодействия. В этом случае интенсивность и энергия излучения, входящего в материю и выходящего из нее, будут одинаковыми. Взаимодействие между электромагнитным излучением и материей может происходить разными способами. В некоторых случаях происходит передача, позволяющая излучению проходить через материю без изменений, сохраняя ту же интенсивность и уровни энергии на выходе. Отражение и рассеяние — это другие типы взаимодействия, при которых излучение направляется обратно к своему источнику или рассеивается случайным образом; энергия может оставаться неизменной (упругая) или может меняться (неупругая). Другим важным взаимодействием является поглощение, при котором материя забирает энергию из излучения, что приводит к снижению интенсивности прошедшего излучения. Эмиссия происходит, когда поглощенная энергия впоследствии высвобождается веществом, часто в виде света на разных длинах волн.

Для анализа таких взаимодействий в исследованиях и промышленности используются различные спектроскопические методы, включая инфракрасную (ИК) спектроскопию, ультрафиолетово-видимую (УФ-Вид) спектроскопию, ядерно-магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопию и масс-спектрометрию (МС). Каждый метод предлагает уникальное окно в молекулярную структуру, позволяя точно идентифицировать соединения и проводить детальный анализ сложных химических систем.