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물질은 수 많은 입자들로 구성되어 있으며 정지하고 있을지라도 물질을 구성하고 있는 분자는 초당 수백m의 비율로 운동을 하고 있다. 모든 물질은 고체·액체·기체의 3가지 형태로 존재한다. 물질의 특성은 광학적 현상 이외에 질량과 무게의 측정, 자기효과 등 여러 방법으로 나타낼 수 있다.

에너지 흡수와 방출은 분자나 원자의 에너지 준위 상태에 의존한다. 원자와 분자의 에너지 준위는 양자역학법칙에 따라 일정한 값을 갖는다. 분자나 원자를 안정한 에너지 준위 이상으로 여기하면 해리 또는 이온화된다. 또한 원자핵도 현저히 높은 에너지 상태에서는 양전자, 음전자, 알파 입자, 중성자(및 중성미자)를 방출하거나 2개 그 이상의 가벼운 원자핵으로 분열한다.