La spectroscopie est une méthode d'analyse de la matière. A différentes échelles, celle-ci interagit avec les rayonnements, par exemple lumineux, qui la traversent ou qui la frappent. Lorsque l'on capte de un rayonnement émis ou filtré par un milieu, on peut en analyser le spectre, c'est-à-dire les longueurs d'ondes qui le composent. Sachant que chaque matériaux a des réponses différentes, on peut donc obtenir des informations sur cette matière, en déduisant l'effet que celle-ci a eu sur le rayonnement. Avec les lasers, plusieurs phénomènes quantiques comme la fluorescence et le phénomène harmonique sont autant d'outils pour cette analyse.