光化学，研究光作用于物质引起化学与物理效应的物理化学分支学科。光化学主要是研究吸收光能后处于电子激发态的原子、分子等物质的结构，物理、化学性质及化学反应规律。其理论的基础由量子力学、原子物理学、分子物理学和光谱学所构成。光化学理论认为原子或分子吸收光能后其部分电子的能态发生变化，即原子或分子部分电子的能态从基态变为能量较高的激发态；处于激发态的原子或分子不稳定，将通过物理或化学的途径释放或者转移能量，其中的化学途径称为光化学反应。

　　最早进行光化学研究的学者是意大利化学家贾科莫·恰米奇安，从1886年开始，他与意大利化学家Paolo Silber共同完成了“苯醌向对苯二酚的转化”以及“硝基苯在醇溶液中的光化学作用”等研究，他也可被认为是太阳能电池板之父。在1912年的第8届国际应用化学大会上，他以“光化学的未来”为题发表了一篇演讲，展望了光化学在未来可能起到的重要作用。

　　对于光化学的定义有不同的表述。C.H.Wells认为，光化学研究的是“吸收了紫外光或可见光的分子所经历的化学行为和物理过程”。N.J.Turro则认为“光化学研究的是电子激发态分子的化学行为和物理过程”。由于电子激发态通常由分子吸收紫外光或可见光形成，所以上述两种定义的实质是一样的。

　　光化学过程是地球上最普遍、最重要的过程之一，绿色植物的光合作用，动物的视觉，涂料与高分子材料的光致变性，以及照相、光刻、有机化学反应的光催化等，无不与光化学过程有关。近年来得到广泛重视的同位素与相似元素的光致分离、光控功能体系的合成与应用等，更体现了光化学是一个极活跃的领域。但从理论与实验技术方面来看，在化学各领域中，光化学还很不成熟。

　　光化学反应与一般热化学反应相比有许多不同之处，主要表现在：①加热使分子活化时，体系中分子能量的分布服从玻耳兹曼分布；而分子受到光激活时，原则上可以做到选择性激发（能跃值的选择、电子激发态模式的选择等），体系中分子能量的分布属于非平衡分布。所以光化学反应的途径与产物往往和基态热化学反应不同。②只要光的波长适当，能为物质所吸收，即使在很低的温度下，光化学反应仍然可以进行。

　　早期光化学主要是研究处于激发态的分子的结构及其理化性质的科学。经过上百年的发展，现代光化学的研究对象已经不再局限于激发态小分子，而是扩展到大分子、超分子以及凝聚态体系，特别是自然光合作用体系。近十几年来，随着人类对能源、环境、健康等问题的高度重视，现代光化学研究取得了快速发展，研究领域不断拓展，研究系统趋向复杂化和多元化，研究内容不断深入，成为自然科学的一个前沿研究方向。