التحليل الطيفي هو طريقة كمية لقياس الامتصاص أو الانعكاس أو الانحراف أو الانتقال للإشعاع الكهرومغناطيسي الخاص بمادة ما ويُعبّر عنه من خلال دالة في شدة الإشعاع والطول الموجي للاشعاع. جهاز قياس الطيف هو جهاز يستخدم لقياس التغير في شدة الإشعاع الناتج عن تفاعله مع المادة.

تتضمن المكونات الأساسية لجهاز تحليل الطيف مصدرًا للإشعاع الكهرومغناطيسي، ومكانا لوضع المادة المراد تحليلها، وكاشفًا لقياس شدة الإشعاع الوارد من المصدر والإشعاع الخارج من المادة (الإشعاع المنقول أو المنعكس أو المنحرف). يتم استخدام الفرق بين شدة الإشعاع الوارد والإشعاع المنقول الذي يصل إلى الكاشف لحساب شدة الإشعاع الممتص بواسطة المادة. تتعرض العينة لإشعاع بأطوال موجية مختلفة، غالبًا واحد في كل مرة. يوفر جهاز قياس الطيف سلسلة من البيانات عن تفاصيل الامتصاص في كل مرة، وهي العملية المعروفة باسم المسح الطيفي. نظرًا لأن مستويات طاقة المادة محدودة، يحدث الامتصاص فقط عند أطوال موجية محددة.

تُعرف مخططات الإشعاع الممتص مقابل الطول الموجي المقابل باسم طيف الامتصاص. وبالمثل، فإن مخططات الإشعاع المنعكس والمنحرف والمنتقل كدالة للطول الموجي تمثل أطياف الانعكاس واانحراف والانتقال على التوالي. توفر هذه الأطياف معلومات حول الطول الموجي المحدد الذي يحدث عنده التفاعل بين المادة والإشعاع.

يحدد مدى الطول الموجي للإشعاع نوع التغيير الذي يحدث في المادة. على سبيل المثال، تُظهر أطياف الأشعة فوق البنفسجية المرئية امتصاص المادة للإشعاع فوق البنفسجي المرئي. يتسبب الإشعاع الممتص في إثارة إلكترونات المادة. على النقيض من ذلك، تُظهر أطياف الأشعة تحت الحمراء إثارة مستويات الاهتزاز لروابط معينة في المادة. يقوم الطول الموجي الخاص بالامتصاص بتوضيح الهيكل الكيميائي للماده من خلال مدى معين من الاطوال الموجية. على سبيل المثال، يختلف الطول الموجي للاشعة تحت الحمراء بعد امتصاصها بواسطة رابطة الهيدروكسيل في جزيء عن طول الموجة للإشعاع الممتص بواسطة رابطة الكربونيل. لذلك، يمكن استخدام أطياف الأشعة تحت الحمراء لتحديد المجموعات الوظيفية في المادة.

على عكس طرق التحليل الكيميائي الأخرى مثل المعايرة، فإن التحليل الطيفي هو تقنية توصيف غير اتلافية، بمعنى انه يمكن استعادة مادة العينة بعد التحليل.