La spectrophotométrie est la mesure quantitative de l'absorption, de la réflexion, de la diffraction ou de la transmission d'un rayonnement électromagnétique à travers un matériau en fonction de l'intensité et de la longueur d'onde du rayonnement. Un spectrophotomètre est un appareil utilisé pour mesurer la variation de l'intensité du rayonnement provoquée par son interaction avec le matériau.

Les composants essentiels d'un spectrophotomètre comprennent une source de rayonnement électromagnétique, une fente pour placer un matériau à analyser et un détecteur pour mesurer l'intensité du rayonnement incident provenant de la source et du rayonnement sortant du matériau (rayonnement transmis, réfléchi ou diffracté). La différence entre les intensités du rayonnement incident et du rayonnement transmis atteignant le détecteur est utilisée pour calculer l'intensité du rayonnement absorbé par le matériau. L'échantillon est exposé à des rayonnements de différentes longueurs d'onde, souvent un à la fois. Le spectromètre fournit une série de données avec des détails d'absorption à chaque tentative, un processus connu sous le nom de balayage. Étant donné que les niveaux d'énergie du matériau sont finis, l'absorption ne se produit qu'à des longueurs d'onde spécifiques.

Le tracé du rayonnement absorbé par rapport à la longueur d'onde correspondante est connu sous le nom de spectre d'absorption. De même, les tracés des rayonnements réfléchis, diffractés et transmis en fonction de la longueur d'onde sont respectivement les spectres de réflexion, de diffraction et de transmission. Ces spectres fournissent des informations sur la longueur d'onde spécifique à laquelle se produit l'interaction entre le matériau et le rayonnement.

La plage de longueurs d'onde du rayonnement détermine le type de transition qui se produit dans le matériau. Par exemple, les spectres UV-visible montrent l'absorption du rayonnement UV-visible par le matériau. Le rayonnement absorbé provoque une excitation électronique dans le matériau. En revanche, les spectres infrarouges montrent l'excitation des niveaux de vibration d'une liaison spécifique dans le matériau. La longueur d'onde d'absorption spécifique détaille la structure chimique de la molécule dans une plage de longueurs d'onde. Par exemple, la longueur d'onde spécifique du rayonnement infrarouge absorbé par une liaison hydroxyle dans une molécule est différente de la longueur d'onde du rayonnement absorbé par la liaison carbonyle. Ainsi, les spectres infrarouges peuvent être utilisés pour identifier les groupes fonctionnels dans le matériau.

Contrairement à d'autres méthodes de caractérisation chimique comme le titrage, la spectroscopie est une technique de caractérisation non destructive et le matériau de l'échantillon peut être récupéré après analyse.