電磁輻射與物質的作用過程可發生發射、吸收、散射、折射與反射、干涉、衍射等現象。
1.光的吸收
當原子、分子或離子吸收光子的能量與它們的基能量和激發態能量之差滿足△E＝hv時，將從基態躍遷至激發態，這個過程稱為吸收。對吸收光譜的研究可以確定試樣的組成、含量以及結構。根據吸收光理建立的分析方法稱為吸收光譜法。
2.光的發射
當物質吸收能量后從基態遷至激發態，激發態是不穩定的，大約經10-8s后將從激發態躍遷回基態，此時若以光的形式釋放出能量，該過程稱為發射。
3.光的散射
光通過介質時將會發生射現象，當介質粒子（如在乳濁液、懸浮液、膠體溶液中）的大小與光的波長差不多時，射光的強度增強，用肉眼也能看到這就是達爾（Tyndall）效應。散射光的強度與入射光長的平方成反比，可用于高聚物分子和膠體粒子的大小及形態結構的研究。當介質的分子比光的波長小時發生 Rayleigh M9射。這種散射是光子與分質分子之間發生彈性碰撞所致。碰撞時沒有能量交換，只改變光子的運動方向，因此散射光的頻率不變，散射光的強度與入射光波長的4次方成反比。當光子與介質分子發生了非彈性碰撞，碰撞時光子不僅改變了運動方向，而且還有能量的交換，因此散射光的頻率發生了變化，這種散射現象被命名為拉曼散射。
4.反射與折射
當光從介質（1）照射到另一介質（2）的界面時，部分光在界面上改變方向返回分質（1），稱為光的反射，一部分光則改變方向以r的角度（折射角）進入介質（2），這種現象稱為光的折射，如圖3所示。
圖3 光的反射與折射
反射是光通過具有不同折射率的兩種介質界面時所產生的光反射，反射在法線NN的另一側離開界面，而入射角i與反射角i相等，反射分數隨兩種介質的折射率之差增加而增大。當光垂直投射到界面上時，反射分數（反射率）p為:
8668572.gif "CodeCogsEqn (5).gif")
式中，Io和Ir分別為入射光和反射光的強度；n1和n2分別為介質1和介質2的折射率。
當光由空氣（n為1.00029）通過玻璃（約為1.5），在每一空氣玻璃界面約有4%的反射損失。必須注意這種反射損失存在于各種光學儀中，光其是有數個面的光學儀器。
折射是由于光在兩種介質中的傳播速度不回所引起，折射的程度用折射率n表示。介質
的折射率定義為光在真空中的速度與光在該介質中的速度c之比:
n=c/c2
折射角r與介質（2）的折射率有關:
n2sin r=n1sin i
即 5298786.gif "CodeCogsEqn (6).gif")
該式為Snell折射定律。真空中介質的折射率（n為1.0000）稱為絕對折射率，介質（1）常為空氣，絕對折射率為1.00029，由此得到的物質折射率稱為常用折射率。
不同介質的折射率不同，同一介質對不同波長的光具有不同的折射率。波長越長，折射率越小，據此棱鏡可進行分光。
5.干涉
在一定條件下光波會相互作用，當其疊加時，將產生一個其強度視各波的相位而定的加強或減弱的合成波，當兩個波的相位差180°時，發生最大相消干涉，當兩個波同相位時，則發生最大相長干涉，通過干涉現象，可獲得明暗相間的條紋。若兩波相互加強，得明亮條紋若相互抵消，得暗條紋
6.衍射
光波繞過障礙物或通過狹縫時，偏離其直線傳播的現象，稱為衍射現象。它是干涉的結果。
若以一束平行的單色光通過一狹縫AB時，可以在屏幕xy上看到或明或暗交替的衍射條紋，圖4為單狹縫行射示意圖。
圖4 單狹縫衍射示意圖
圖4中b為狹縫寬度，O為衍射角。經聚光鏡果光在P0產時相位不變，在P0處出現一明亮的中央明條紋（或稱零級亮條紋）；經果光鏡果于P點時，各光波到達P點的相位不等。AP與BP的光程差AC應為
AC ＝bsinθ
P點是明還是暗決定于光程差。為使兩光讀在P處同相；必須使AC對應于相應的波長:
λ=AC=bsinθ
此時兩波相互加強，在P點出現明條線:當光程差為2λ、3λ、…、nλ時，也產生增強效應。因此，在中央明條紋兩邊的各亮帶的一般表示式為:
nλ=bsinθ
式中，n為整數，稱為干涉的級。
入射光為單色光時，衍射角θ隨狹縫寬度變小而增大，也就是中央明條紋區增大:反之，b變大，θ變小，中央明條紋縮小。當狹縫b一定時，波長越長；衍射角越大，中央明條紋也越大。
單縫射的光能主要集中在中央明條紋上。狹縫寬度接近于光的波長時，各亮帶的強度將隨與中央明條紋距離的增加而降低，如圖5所示。
圖5 衍射條紋示意圖