A Espectroscopia Raman trata-se de uma técnica que utiliza uma fonte monocromática de luz que, ao atingir um objeto, é espalhada, gerando luz de mesma energia (espalhamento elástico) ou de energia diferente da incidente (espalhamento inelástico). Na prática, um feixe de radiação laser monocromática de baixa potência é usado para iluminar pequenas áreas do objeto de interesse e, ao incidir sobre a área definida, é espalhado em todas as direções, sendo que uma pequena parcela dessa radiação é espalhada inelasticamente, permitindo a obtenção de informações importantes sobre sua composição química. Esse fenômeno foi observado experimentalmente em 1928 por Chandrasekhara Venkata Raman, na India e, por esse motivo, foi chamado de efeito Raman.

A diferença de energia entre a radiação incidente e a espalhada corresponde à energia com que átomos presentes na área estudada estão vibrando. Essa frequência de vibração permite descobrir como os átomos estão ligados, ter informação sobre a geometria molecular, sobre como as espécies químicas presentes interagem entre si e com o ambiente, entre outras coisas.

Cada espécie química fornece um espectro que é como sua impressão digital, permitindo sua identificação inequívoca.

O efeito Raman ressonante é particularmente útil no caso de obras de arte, sendo observado quando se utiliza uma linha laser que coincida com uma banda de absorção intensa da espécie de interesse. Nessa circunstância, ocorre uma grande intensificação (que pode chegar a 4 ou 5 ordens de grandeza) na intensidade das bandas associadas ao grupo cromofórico (parte da molécula responsável pela coloração que a substância apresenta). É uma ferramenta de análise através da qual é possível descobrir os materiais empregados, a técnica utilizada, os pigmentos utilizados e, com isso, determinar a veracidade de uma obra de arte. Tudo isso sem que seja necessário coletar amostras do objeto, seja cortando-o, raspando-o, perfurando-o, vaporizando-o ou solubilizando-o, ou seja, mantendo a integridade da obra, diferenciando-a dos outros métodos analíticos.

Através de um espectro, pode-se determinar a composição química de um pigmento. A partir disso, pode-se datar uma obra e também identificar sua autenticidade, sabendo-se a origem daquele pigmento específico e a época em que a obra original foi produzida.

Além dos pigmentos, ainda pode-se determinar o material utilizado nas obras, como em esculturas, por exemplo. Objetos que supostamente teriam grande valor agregado devido ao seu material, podem ter sua falsificação comprovada pela Espectroscopia Raman, demonstrando ser produzida com um material de valor muito inferior ao proposto, mas que simula suas propriedades físicas.

O fato desta técnica não ser destrutiva permite que a obra permaneça intacta, mantendo sua importância na arte e na história. Isto é indispensável, também, pelo aspecto forense que demanda a preservação da amostra para a eventual realização de contra-provas.

A Microscopia Raman é a Espectroscopia Raman acoplada à um microscópio. Ela permite a investigação da composição química de áreas de até um micrometro (0,001 mm).

Em análises de obras de arte, em termos de composição química, há de se considerar a heterogeneidade das obras, de modo que o emprego de técnicas que permitam a realização de análises de áreas micrométricas é extremamente interessante, principalmente quando consideramos, por exemplo, investigações de camadas em pinturas ou investigação de substâncias minoritárias em química forense.