光譜學知識。下面探討下光能如何與熱能相互轉換。準確的說宏觀粒子集合的平均動能（即除去勢能以外的內能）才是熱能，熱能是與溫度直接和分子熱運動直接相關的量。上圖是一個分子能級圖。底端為低能級，上段為高能級。分子在這個能級圖上上下躍遷的時候一定伴隨著分子內能與其他能量的轉換，比如熱能和光能。吸收一定能量的光子可以實現向上一激發態躍遷。同時吸收和放出一定熱量也可以使分子在振動能級間轉換，這種不經過光子的躍遷過程叫「無輻射躍遷」，上圖中上面四個過程都對應的是「無輻射躍遷」。對於植物的光合作用過程，不難想象，其主要參與物質----光合色素，也有著類似上圖的能級圖（事實上所有的微觀物質都有一個類似的能級圖，但不同物質的能級結構是完全不同的）。植物進行光合作用可以理解成光合色素作為一個能量中轉站，對某頻段的電磁波進行吸收，再透過生物過程將這種能量變為ATP中的化學能的過程。某種程度來講，熱能和光能都是一種能量，但他們的表徵方式和物件完全不同。光能是電磁波的電磁場振盪攜帶的能量，是對於電磁波才會有的能量；而熱能是根據熱運動定義出的一種能量，可以看做是物質的本徵能量。