تتشكل الجزيئات المهيجة إلكترونياً، عندما تمتص الجزيئات المستقرة الطاقة من قبل الإشعاعات الكهرطيسية ، ذات الترددات الواقعة في مجال الطيف فوق البنفسجي أو المرئي. يمكن أن تمتلك الجزيئات عدة مستويات طاقية متاحة للإلكترونات السطحية لكي تقفز إليها، ولكن الطاقة المقدمة من قبل الأشعة المرئية أو فوق البنفسجية كافية فقط لكي تحرض الجزيء إلى عدة مستويات طاقية أخفض من المعروف أن الجزيئات المعتدلة تحتوي على عدد زوجي من الإلكترونات، يحتل كل زوج إلكتروني متعاكس بالدوران الذاتي مدار واحد إن امتصاص الطاقة عن طريق الضوء يرفع أحد هذه الإلكترونات إلى أحد المدارات الفارغة ذات المستوى الطاقي الأعلى، حيث يحتمل أن يحافظ الإلكترون المنتقل على نفس اتجاه الدوران الذاتي والمعاكس للإلكترون المرافق، تدعى هذه الحالة من التهيج بالتحريض متعاكس اللف الذاتي أو ما يسمى بحالة التحريض الأحادية Excited Singlet State. في حالة أخرى، ينعكس الدوران الذاتي للإلكترون المحرض، ليملك رقم دوران ذاتي مساوي للإلكترون المرافق، تدعى هذه الحالة بمتوازية اللف الذاتي أو ما يسمى بحالة التحريض الثلاثية Excited Triplet State.

تملك الجزيئات المهيجة طاقة زائدة نسبيا بالمقارنة مع حالة الجزيئة المستقرة Ground State مما ينتج عن ذلك فعالية كيميائية. إذا كانت الأطوال الموجية الممتصة في مجال الطيف المرئي للأشعة الشمسية فإن الجزيئة الماصة للضوء سوف تظهر بشكل ملون (مثال₂ NO). تكون عادة الخطوة الأولى في التفاعلات الكيميائية الضوئية، تفعيل الجزيئات بامتصاصها الفوتونات الضوئية. يحدد التفاعل الذي يلي امتصاص الفوتونات الضوئية بالطريقة التي تخسر فيها الجزيئة المهيجة طاقتها، والتي يمكن أن تحدث وفقاً لإحدى الطرائق التالية:

• التخميد الفيزيائي (Physical quenching) حيث تنتقل الطاقة إلى جزيئات أو ذرات أخرى بالتصادم المباشر، والمرافق عادة بانتشار الطاقة بشكل حراري.

• الانشطار (Dissociation) حيث تتفكك الجزيئة المهيجة إلى عناصرها الأساسية، كتفاعلات انشطار الأوكسجين الثنائي المسؤولة عن غلبة الأوكسجين الأحادي في الغلاف الجوي العلوي.

• التفاعلات المباشرة مع جزيئات أخرى

• التألق (Luminescence) حيث يتم خسارة طاقة الجزيء المهيج الزائدة على شكل إصدارات موجية كهراطيسية.

تدعى الإصدارات الضوئية المشعة من الجزيء بعد التهيج مباشرةً بالفلورة Fluorescence، أما إذا تم التألق متأخراً فإن الظاهرة تدعى بالفسفرة.Phosphorescence

• الانتقال الطاقي ضمن الجزيئة الواحدة من مستوى طاقي معين إلى مستوى آخر (Intermolecular energy transfer).
• تشكيل الإيزوميرات أو المماكبات (Isomerization): كتفاعل تحول أورثو- نتروبنزالدهيد إلى حمض أورثو - نتروزوبنزويك، يحدث هذا التفاعل ضمن جهاز قياس مدى التعرض للإشعاعات الكهرطيسية.

• التشرد الضوئي (Photoionization) وذلك بخسارة إلكترونات

إن الأمواج الكهراطيسية الواقعة في مجال طيف الأشعة تحت الحمراء، والممتصة من قبل جزيئات الغلاف الجوي، تكون غير كافية طاقياً لتحطيم الروابط الكيميائية، لكنها كافية لإعطاء المركب طاقة اهتزازية أو دورانية. تعود هذه الطاقة الممتصة لتصدر ثانيةً من قبل الجزيء لتتبدد على شكل أمواج حرارية تساعد على ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بذلك فإن الامتصاص الطاقي للأشعة تحت الحمراء تكون هامة من حيث اكتساب الغلاف الجوي للطاقة الشمسية وإبقاء الطاقة الصادرة عن سطح الأرض ضمن الغلاف الجوي، وبالنتيجة المحافظة على درجة حرارة الكرة الأرضية.