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光譜學是一門主要涉及物理學及化學的重要交叉學科，通過光譜來研究電磁波與物質之間的相互作用。光是一種由各種波長（或者頻率）的電磁波疊加起來的電磁輻射。光譜是一類借助光柵、棱鏡、傅里葉變換等分光手段將一束電磁輻射的某項性質解析成此輻射的各個組成波長對此性質的貢獻的圖表。例如一幅吸收光譜可以在某個波段按照從低到高的波長順序列出物質對于相應波長的吸收程度。隨著科技的進展，光譜學所涉及的電磁波波段越來越寬廣，從波長處于皮米級的γ射線，到X射線，紫外線，可見光區域，紅外線，微波，再到波長可達幾公里的無線電波，都有其與物質作用的特征形式。按照光與物質的作用形式，光譜一般可分為吸收光譜、發射光譜、散射光譜等。通過光譜學研究，人們可以解析原子與分子的能級與幾何結構、特定化學過程的反應速率、某物質在太空中特定區域的濃度分布等多方面的微觀與宏觀性質。