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La spettroscopia è la branca della chimica e della fisica che studia l'interazione tra la materia e la radiazione elettromagnetica attraverso la misura di uno spettro elettromagnetico. Uno strumento che permette di misurare uno spettro viene chiamato spettrometro, spettrografo o spettrofotometro.

La spettroscopia è un ambito di studio di grande importanza in ogni settore della chimica (analitica, organica, inorganica e fisica) e in molti rami della fisica (dall'ottica all'astronomia), ha svariate applicazioni tecnologiche, mediche e industriali e storicamente è stata fondamentale per lo sviluppo della meccanica quantistica.

La materia ordinaria può interagire con la radiazione elettromagnetica in una grande varietà di modi: la meccanica quantistica è il modello più accurato in grado di descrivere queste interazioni. Secondo la meccanica quantistica i sistemi microscopici come i nuclei atomici, gli atomi e le molecole hanno accesso a livelli energetici quantizzati - sono cioè permessi loro solo alcuni valori discreti di energia - e la radiazione elettromagnetica, che manifesta un comportamento in alcuni casi corpuscolare e in altri ondulatorio (dualismo onda-particella), può interagire con questi sistemi causando transizioni tra i livelli energetici quantizzati. Un atomo può, ad esempio, assorbirla per accedere ad un livello energetico superiore, o emetterla per scendere ad uno inferiore. Fenomeni macroscopici come i colori o la fluorescenza sono spiegabili a livello qualitativo e quantitativo in base a questa teoria.

Lo studio controllato di queste interazioni può fornire importanti informazioni sulla struttura dei sistemi microscopici, permettendo, a seconda dei casi, di chiarire se una certa sostanza è presente in un campione e in che quantità (analisi qualitativa e quantitativa), ma anche la sua struttura chimica: tecniche spettroscopiche consentono di misurare, ad esempio, lunghezze di legame tra gli atomi e le loro posizioni relative in un cristallo e in soluzione, o di chiarire se certe molecole contengono determinati gruppi funzionali o se si aggregano in strutture supramolecolari. Nei decenni sono state sviluppate numerose tecniche spettroscopiche, che danno accesso ad informazioni diverse e che si distinguono di solito in base al tipo di interazione preso in esame (assorbimento, emissione spontanea, diffusione ecc.) e all'intervallo di energie della radiazione: ad esempio, l'assorbimento di radiazione infrarossa con lunghezza d'onda tra 2,5 e 25 μm da parte delle molecole causa solitamente transizioni tra i loro livelli vibrazionali - gli atomi delle molecole vibrano con frequenze ed energie quantizzate - mentre nell'intervallo della luce visibile (tra 380 e 750 nm) la radiazione assorbita causa transizioni tra i livelli elettronici: i due fenomeni sono studiati rispettivamente dalla Spettroscopia infrarossa e da quella UV-Visibile, che danno accesso ad informazioni differenti. La meccanica quantistica permette trattazioni più o meno accurate di questi fenomeni, e di solito impone specifiche condizioni per cui materia e radiazione possono interagire: queste condizioni sono dette regole di selezione. Ogni fenomeno, e quindi ogni tecnica spettroscopica, ha le proprie regole di selezione.

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• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su spettroscopia

• (EN) Steven Chu, John Oliver Stoner, Jack D. Graybeal e George Samuel Hurst, spectroscopy, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Opere riguardanti Spettroscopia, su Open Library, Internet Archive.
• (EN) IUPAC Gold Book, "spectroscopy", su doi.org.
• Introduzione alla spettroscopia, su itchiavari.org. URL consultato il 17 aprile 2007 (archiviato dall'url originale il 13 luglio 2012).

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