9.5.1 ספקטרוסקופיה
חקר המבנה של מולקולות באמצעות עירור אופטי, היווה מזה שנים את אחד הכלים העיקריים בחקר מבנה החומר.
הלייזר מאפשר עירור באורכי גל מוגדרים ביותר, ובכך הבחנה בפרטים קטנים במבנה, בהם לא ניתן היה להבחין ללא הלייזר.
ענף ה"פוטוכימיה" מטפל בשינויים כימיים הנגרמים עקב אור.
דוגמאות לתהליכים אלו: שיזוף העור בשמש, תהליך הפוטוסינתיזה, או אפילו תהליך הראיה המתרחש בתוך תאי הרישתית.
"פלואורסצנסיה מאולצת ע"י לייזר" היא תהליך רגיש ביותר בו ניתן בצורה סלקטיבית לעורר רמות מסוימות במולקולה רצויה, ולזהותה גם בכמות חומר אפסית.