光化学反应，亦称光反应或者光化作用，是物质在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应。
例如，二苯甲酮和异丙醇都很稳定，它们接触时不发生反应，但在光作用下，两者可以进行化学反应。光化学反应在生物化学和有机化学中有着重要的意义。在有机化学中，利用一定波长的光，可使有机分子变成自由基或使卤分子变成卤原子，进行联合、卤化、环化、加成等各种化学反应。
光化学反应可以根据沿着反应坐标所经历的势能面变化，分为绝热的或非绝热的类型。其中反应发生在同一连续变化的势能面内，我们称这种反应是绝热的:若化学变化要交叉到另一个势能面，则称为非绝热的。介于绝热和非绝热之间的称为中间型。如图6-1所示。
根据上述判据，在绝热的光化学反应中，反应物与产物，以至过渡态必须是相关的，产物处于激发态，可以借助荧光方法或光化学行为来检测。
在非地热想反应中， 如大多数的凝聚相光化学反应，受光徽发后的分子体系会从能量高的势能面滑到低位，再经过无辐射跃迁回到基态后形成基态分子。
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