研究光（guāng）與物質相互作用所引起的永久性化學效應的化學分（fèn）支被稱為光化學，限定於時間技術方麵的原因，光化學所涉及的光的波長一般在100--1000納（nà）米，由紫外至近紅外波段。

比紫外波長更短的電磁輻射，如 X或（huò） γ射線所引起（qǐ）的光電離和有關化學變化，則屬（shǔ）於輻射化學的範疇（chóu）。至於遠（yuǎn）紅外或（huò）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（yīn）此不屬於光化（huà）學的研究範疇（chóu）。近年（nián）來觀察到有些化學反應可以由高功（gōng）率（lǜ）的紅外激光所（suǒ）引發，但將其歸屬於紅外激光（guāng）化學的範疇。

光化學反應過程是地球上最普遍、量重要（yào）的過程（chéng）之一，綠（lǜ）色植（zhí）物的光合作用，動物的視覺，塗料與高分子材料的光致變性，以（yǐ）及（jí）照（zhào）相、光刻、有機化學反（fǎn）應的光催化等，無不與光化學過（guò）程有關。近年來得到廣泛（fàn）重視的同位素與相似元素的光致分離、光控功能體係的合成與（yǔ）應用等，更體現了光化學是一個極活躍的領域。但從理論與實驗技術方（fāng）麵來看，在化學各領域中，光（guāng）化學還很不成熟。

光化學反應與一般熱化學反應相比有許多不同之處，主要表現在：加熱使分子（zǐ）活化時，體係中分子能量的分布服從玻耳茲曼分（fèn）布；而分子受到光激活時，原則上（shàng）可以做到選擇性激發，體係中分子能量的（de）分布屬於非平衡分（fèn）布。所以光化學反應的途徑（jìng）與產（chǎn）物往往和基態熱化學反應不同（tóng），隻要光的波長適當，能為物質所吸收（shōu），即使在很低（dī）的溫（wēn）度下，光化學反應仍然可以進行。

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

由於分子在一般條件下處於能（néng）量較低的（de）穩定狀態，稱作基態。受到（dào）光（guāng）照射後，如果分子能夠吸收電（diàn）磁輻射，就可以提升到能量較高的狀態，稱作激發態。如果分子可以吸收不同波長的電磁輻射，就（jiù）可以達（dá）到不（bú）同的激發態。按其能量的高（gāo）低，從基態往（wǎng）上依次（cì）稱做第一激（jī）發態、第二激發態等等；而把高於第一激發態的所有激發態統稱（chēng）為高激發態。

激發態（tài）分子的壽命一般較短，而且激發態越高，其壽命（mìng）越短，以致於來不及發生化（huà）學反應，所以光化學主要（yào）與低激發態有關。激發時分子所吸收的（de）電磁輻射能有（yǒu）兩條主要的耗散途徑：一是和光化學反應的熱效應合並；二是通（tōng）過光物理過程轉變成其他形式的能量。

光物理過程可（kě）分為輻射弛豫過程和非輻射弛豫過程。輻射弛豫過程是指將全部或部分多餘的能量（liàng）以輻（fú）射能的形（xíng）式耗散掉，分子回到基態的過程，如發射（shè）熒光（guāng）或磷光；非輻射弛豫過程是指多餘的能量全部以（yǐ）熱的形式耗散（sàn）掉，分子回到基態（tài）的過程。

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

光化學研究反應機理的常用實驗方法，除示蹤原子標記法外，在（zài）光化學中最早采用的猝滅法仍是非常有（yǒu）效的一（yī）種方法。這種方（fāng）法是（shì）通過被激發分子所發熒光，被其他分子猝滅的（de）動力（lì）學測定來（lái）研究光化學反應機理的。它可以用來（lái）測定分（fèn）子（zǐ）處於（yú）電子激發態時的酸性（xìng）、分子雙聚化的反應速率和能量的長程傳遞速（sù）率。

由於吸收給定波長的光子往往是分子中某個（gè）基團的性質，所以光化學提供了使分子中某特定位置發生反（fǎn）應的最佳手段，對於那些熱化學反應缺（quē）乏選擇性或反（fǎn）應物可能被破（pò）壞的體係更為可貴。光化學反應的另一特點是用光子為試劑，一旦被反應物吸收後，不會在體係中留下其他新的雜質，因而（ér）可以看（kàn）成是“最純”的試劑。如果將反應物固定（dìng）在固體格子中，光（guāng）化學合成可（kě）以在預期的構象(或構型)下發生，這往往是（shì）熱化學反應難以做到的。

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

在大氣汙染的過程中包含的十分豐富的化學過程，用來（lái）描述這些（xiē）過程的綜合模型包含著許許多多的光化學過程，如氟（fú）碳化物在高空大氣中的（de）光解與臭氧（yǎng）屏蔽層變（biàn）化的關係，如棕色二氧化氮在日照下激發成的高（gāo）能態分子，是氧與碳氫化物鏈反應（yīng）的引發劑（jì）等，都是以光化學為基礎的。