Spektrofotometri, bir malzeme üzerinden elektromanyetik radyasyonun emiliminin, yansımasının, kırınımının veya iletiminin radyasyonun yoğunluğuna ve dalga boyuna bağlı olarak nicel ölçümüdür. Spektrofotometre, malzemeyle etkileşimi sonucu oluşan radyasyon yoğunluğundaki değişimi ölçmek için kullanılan bir cihazdır.

Bir spektrofotometrenin temel bileşenleri arasında bir elektromanyetik radyasyon kaynağı, analiz edilecek bir malzemeyi yerleştirmek için bir yuva ve kaynaktan gelen olay radyasyonunun yoğunluğunu ve malzemeden çıkan radyasyonu (ileten, yansıyan veya kırınan radyasyon) ölçmek için bir dedektör bulunur. Olay radyasyonunun yoğunluğu ile dedektöre ulaşan iletilen radyasyonun yoğunluğu arasındaki fark, malzeme tarafından emilen radyasyonun yoğunluğunu hesaplamak için kullanılır. Numune, genellikle birer birer olmak üzere farklı dalga boylarındaki radyasyona maruz bırakılır. Spektrometre, her denemede emilim ayrıntılarıyla bir dizi veri sağlar; bu işlem tarama olarak bilinir. Malzemenin enerji seviyeleri sonlu olduğundan, emilim yalnızca belirli dalga boylarında gerçekleşir.

Emilen radyasyonun karşılık gelen dalga boyuna göre çizimi emilim spektrumu olarak bilinir. Benzer şekilde, yansıyan, kırınan ve iletilen radyasyonun dalga boyuna bağlı çizimleri sırasıyla yansıma, kırınım ve iletim spektrumlarıdır. Bu spektrumlar, malzeme ile radyasyon arasındaki etkileşimin meydana geldiği belirli dalga boyu hakkında bilgi sağlar.

Radyasyonun dalga boyu aralığı, malzemede meydana gelen geçiş türünü belirler. Örneğin, UV-vis spektrumları, malzeme tarafından UV-vis radyasyon emilimini gösterir. Emilen radyasyon, malzemede elektronik bir uyarılmaya neden olur. Buna karşılık, kızılötesi spektrumlar, malzemedeki belirli bir bağın titreşim seviyelerinin uyarılmasını gösterir. Belirli emilim dalga boyu, molekülün kimyasal yapısını bir dalga boyu aralığında ayrıntılı olarak açıklar. Örneğin, bir moleküldeki bir hidroksil bağı tarafından emilen kızılötesi radyasyonun belirli dalga boyu, karbonil bağı tarafından emilen radyasyonun dalga boyundan farklıdır. Bu nedenle, kızılötesi spektrumlar malzemedeki fonksiyonel grupları belirlemek için kullanılabilir.

Titrasyon gibi diğer kimyasal karakterizasyon yöntemlerinden farklı olarak spektroskopi tahribatsız bir karakterizasyon tekniğidir ve numune materyali analizden sonra geri kazanılabilir.