Роль світла у впливі на хімічні зміни визнається вже багато років. Дійсно, зв'язок між сонячною енергією і біосинтезом рослинних вуглеводів з вуглекислого газу і води був відомий на початку 1800-х рр, але органічна фотохімія повільно розвивалася як добре зрозуміла і керована наука. Прогрес став стрімким лише після розвитку спектроскопії та спектроскопічних методів визначення структури та виявлення перехідних видів. З цієї причини фотохімія багато років була областю фізико-теоретичних хіміків. Їх робота заклала основу сучасної органічної фотохімії, яка корелює природу збуджених електронних станів молекул з реакціями, які вони проходять.
Більшість фотохімічних реакцій можна вважати, що відбуваються в три етапи: (1) Поглинання електромагнітного випромінювання для отримання електронно збуджених станів. (2) Первинні фотохімічні реакції за участю збуджених електронних станів. (3) Вторинні або темні реакції, за допомогою яких продукти первинної фотохімічної реакції перетворюються в стабільні продукти.
Коли молекула поглинає достатню променеву енергію, щоб викликати електронне збудження, спін збудженого електрона залишається незмінним при переході. Тобто молекули наземного стану з парними електронами дають збуджені стани з парними електронами, а не триплетні стани. Збуджений стан може повернутися до основного стану з випромінюванням випромінювання; це відомо як флуоресценція, довжина хвилі флуоресценції відрізняється від хвилі початкового світла, що поглинається. Інші процеси конкурують.
Сполуки мають дуже різну хімічну поведінку в своїх збуджених станах порівняно з їх наземними станами. Енергія не тільки набагато вища, але і молекулярна геометрія та електронні конфігурації відрізняються. Інтуїтивно ми очікуємо, що збуджені стани молекул, при яких два електрони займають окремі незаповнені орбіталі, мали б істотний дирадикальний характер. Це так, особливо для триплетних станів, як ми побачимо.
Відомо багато реакцій, які генерують продукти в електронно збуджених станах, і це особливо очевидно, коли електронно збуджені продукти переходять в наземний стан випромінюванням видимого світла. Така поведінка відома як хемілюмінесценція і є перетворенням хімічної енергії в променисту енергію. Хемілюмінесценція можлива тільки тоді, коли ΔH реакції досить великий, щоб дозволити виробляти хоча б один з продуктів в електронно збудженому стані.
Колір, що сприймається сполукою, залежить від форми електронної спектральної кривої поглинаючого речовини, яка залежить від хімічної структури. Зсув поглинання від поглинання синього до червоного світла відповідає зменшенню енергії електронних переходів. Ця тенденція пов'язана зі збільшенням сполучення множинних зв'язків з більш розширеною планарною системою сполучених зв'язків, тим менше різниця енергій між земним і збудженим станами.
Відчуття кольору можна досягти різними способами. Ми могли б розпізнати даний колір, скажімо жовтий, шляхом прямого сприйняття світла, що охоплює вузьку смугу довжин хвиль близько 580 нм, або шляхом віднімання синього світла (435 - 480 нм) від білого світла. Третій спосіб отримання кольору - це адитивний процес. Насправді, широкої гами кольорів можна домогтися додаванням трьох кольорів - червоного, зеленого, синього.
Фотографія є популярною діяльністю для багатьох, але відносно мало хто має розуміння хімії, що беруть участь, особливо в кольоровій фотографії. Це прикро, тому що кольорова фотографія являє собою цікаве поєднання фотохімії (перенесення енергії), органічної хімії (утворення барвників), оптики, психології та фізіології (сприйняття кольору) та інженерії (виробництво та розробка фільму).
Зір - це процес, при якому світло поглинається пігментом у фоторецепторній клітині (барвником в оці), а фотохімія, яка виникає, в кінцевому рахунку, виробляє перехідний електричний сигнал, який передається в мозок і інтерпретується як візуальний образ. Є багато, що не до кінця зрозуміло про цей процес, але ми коротко обговоримо хімію, яка бере участь.
