光を物質に当てたときに起こる現象は、大別すると次の三つである。

• 回折・散乱：光が物質中の電子によって散乱される。散乱された光は、電子の状態を反映していると同時に、一定の条件のもとでは互いに干渉し、物質の構造に応じて特有の回折像をつくる。
• 吸収・発光：光が物質の中の電子によって選択的に吸収され、物質固有の電子状態の変化、電子や蛍光の放出がおこる。
• 放射線効果：光が物質中の電子によって吸収され、化学結合や構造の変化、生体機能の破壊、突然変異などがおこる。

放射光利用の構想及び実施計画は、我が国が諸外国に先駆けてうちたてたもので、現在以下の分野で世界最高水準の研究成果が得られている。