I 1935 kom han tilbake til Norge og ble ansatt som bestyrer ved Geologisk museum. Laboratoriet ble gjenåpnet og forskningsarbeidet gjenopptatt. I 1935 tok Goldschmidt med seg en spektrograf til Norge og utstyret var i bruk ved Råstofflaboratoriet og NGU til 1977. Spektrografen gjorde det mulig å påvise 60-70 grunnstoffer eller forbindelser i et mineral eller en bergart. Han begynte med optisk spektrografi da han kom tilbake fra Göttingen.