研究光與（yǔ）物質相互作用所引起的永久性化學（xué）效應（yīng）的化學分支被稱為光化（huà）學，限定於時間技術方麵的原因，光化學所涉（shè）及的光的波長一般（bān）在100--1000納米，由紫外至近紅外波段。

比紫外波長更（gèng）短的電磁輻射，如（rú） X或 γ射線所引起的光電離（lí）和有關化學變化，則屬於輻射化學的範疇。至於遠紅外（wài）或波長更長的電磁波，一般認為其光子能量不足以引起光化學過程，因此不屬於光化（huà）學（xué）的研究範疇（chóu）。近年來（lái）觀察到有些化學反應可以由高功率的紅外激光所引發，但將其（qí）歸屬於紅外激光化學的範疇。

光化學反應過程是地（dì）球上最普遍、量重要的過程之一，綠（lǜ）色植物的光合作（zuò）用，動（dòng）物的視覺，塗料與高（gāo）分子材料的光致變（biàn）性，以及照相、光刻、有機化學反應的光催（cuī）化等，無不與光化學過程有關。近年來得到廣泛重視的同位素與相似元素的（de）光致分離、光控功能體係的合成與應用等，更體（tǐ）現了光化學是一（yī）個極活躍的（de）領域。但從理論與實驗（yàn）技術方麵來看，在化學各領域中，光化學還很不成（chéng）熟。

光化學反應（yīng）與一般熱化學反應相比有許多不（bú）同之處，主要表現在：加熱使分子活化時，體係中分子能量的分布服從玻耳茲曼分布；而分（fèn）子受到光激活時，原則上可以做到選擇性激發，體係中分（fèn）子能量的分布屬於非平衡分布。所以光化學反應的途徑與產物往往和基態熱化學反應不同，隻（zhī）要光的波（bō）長適當，能為物（wù）質所吸收，即使在很低的（de）溫度下，光化學（xué）反應仍然可以進行。

光化學的初級過程是分子吸收（shōu）光子（zǐ）使電子激（jī）發，分子由基態提升到激發態。分（fèn）子中的（de）電子狀態、振動與轉動狀態都是量子化的，即相鄰狀態間的能量變化是不連續的。因此分子激發時的初始狀態與終止狀態不同時，所要求的光子能量也是不（bú）同（tóng）的，而且要求二者（zhě）的（de）能量值盡可能匹配。

由於分子在一般條件下處於能量較低的穩定狀態，稱作基態。受到光（guāng）照射後，如果分（fèn）子能夠吸收電磁輻射，就可以（yǐ）提升到能量較高的狀態，稱作激發態。如果分子可以（yǐ）吸收不同波（bō）長的電磁輻射，就（jiù）可（kě）以（yǐ）達到不同的激發（fā）態。按其能量的高低（dī），從基態往上依（yī）次（cì）稱做第一激發態（tài）、第二激（jī）發態等等（děng）；而把高於第一激發態的所有激發態統稱為高激發態。

激發態分子（zǐ）的壽命一般較（jiào）短，而（ér）且激發態越高，其壽命越短，以致於來不及發生化學反應，所以光化學主要與低激發態有關。激發時分子所吸收的電磁輻射能有兩條主要的耗散途徑：一是和（hé）光化學反應的熱效應合（hé）並；二是通過光物理過程轉變成其他形式的能量。

光（guāng）物理過程可分為輻射弛豫過程和非輻射弛豫（yù）過程（chéng）。輻射弛豫過程（chéng）是指將全部或部分（fèn）多餘的能（néng）量以輻射能的形式耗散掉，分子回到基態的過程，如發射熒光（guāng）或磷光；非輻射弛豫過程是指多餘的能量全部以熱的形式耗散掉，分子回到基（jī）態的過程。

決定一個光化學反應的真正途徑往往需要建立若幹個對應於不同機理的假想模型，找出各模型（xíng）體係與濃度、光強及其他有關參量間的動力學方程，然後考察何者與實（shí）驗結果（guǒ）的相符合程度最高，以決定哪一個是（shì）最可能的反應途徑。

光化學研究（jiū）反應機理的常用實驗方（fāng）法，除示蹤（zōng）原子標記法外，在光化學中最早采用的猝滅（miè）法仍是非常（cháng）有效的一種方法（fǎ）。這種方法是通過被激發分子所發熒光，被其他分子（zǐ）猝滅的動力學測定來研究光化學反應機（jī）理的。它可以用來測定分（fèn）子處於電子激發態時的酸性、分子（zǐ）雙聚（jù）化的反應（yīng）速率和能量的長（zhǎng）程傳遞速率。

由於吸收給定波（bō）長的光子往往是分子中某個（gè）基團的性質（zhì），所以光化學提供了使分子中某特定位置發生反應的最佳手（shǒu）段，對於那些熱化學反（fǎn）應缺乏選擇性或反應物可能（néng）被破壞的體係更為可貴。光化（huà）學反應（yīng）的另一特（tè）點是（shì）用光子為試劑，一旦被反應物吸收（shōu）後，不會（huì）在體係中留下其他新的雜質，因而可以看（kàn）成是“最純（chún）”的試劑。如果將反應物固定在固體格子中，光化學合成可以在預期的構象(或構型)下發生，這往（wǎng）往是熱化學反應難以做到的（de）。

地球（qiú）與行星的大氣現象，如大氣構成、極光、輻射屏蔽和氣候等，均和大氣的化學組成與對它的輻照情（qíng）況有關。地球的大氣在地表上主要由氮氣與氧氣組成。但高空處大氣的原子與分子（zǐ）組（zǔ）成卻很不相同，主（zhǔ）要和吸收太陽輻射後的光化學反應有關。

在大氣（qì）汙染的過程中包（bāo）含的十（shí）分豐富的化學過程，用來描述這些（xiē）過程的綜合模型包含著許許多（duō）多的光化學過（guò）程（chéng），如氟碳化物在高空大氣中的光解與臭（chòu）氧屏蔽層變（biàn）化的關係（xì），如棕色二氧化氮在日照下激發成的高能態分子，是氧與碳氫化物鏈反應（yīng）的引發劑等，都是以光化學為基礎的（de）。