光與物質(zhì)的相互作用，實質(zhì)上是組成物質(zhì)的微觀粒子吸收或輻射光子，同時改變自身運動狀況的表現(xiàn)。

　　微觀粒子都具有特定的一套能級(通常這些能級是分立的)。任一時刻粒子只能處在與某一能級相對應(yīng)的狀態(tài)(或者簡單地表述為處在某一個能級上)。與光子相互作用時，粒子從一個能級躍遷到另一個能級，并相應(yīng)地吸收或輻射光子。光子的能量值為此兩能級的能量差△E，頻率為ν=△E/h(h為普朗克常量)。

　　受激吸收(簡稱吸收)

　　處于較低能級的粒子在受到外界的激發(fā)(即與其他的粒子發(fā)生了有能量交換的相互作用，如與光子發(fā)生非彈

　　性碰撞)，吸收了能量時，躍遷到與此能量相對應(yīng)的較高能級。這種躍遷稱為受激吸收。

　　自發(fā)輻射

　　粒子受到激發(fā)而進入的激發(fā)態(tài)，不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài)，如存在著可以接納粒子的較低能級，即使沒有外界作用，粒子也有一定的概率，自發(fā)地從高能級激發(fā)態(tài)(E2)向低能級基態(tài)(E1)躍遷，同時輻射出能量為(E2-E1)的光子，光子頻率 ν=(E2-E1)/h。這種輻射過程稱為自發(fā)輻射。眾多原子以自發(fā)輻射發(fā)出的光，不具有相位、偏振態(tài)、傳播方向上的一致，是物理上所說的非相干光。

　　受激輻射、激光

　　1917年愛因斯坦從理論上指出：除自發(fā)輻射外，處于高能級E2上的粒子還可以另一方式躍遷到較低能級。他指出當(dāng)頻率為 ν=(E2-E1)/h的光子入射時，也會引發(fā)粒子以一定的概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，這個過程稱為受激輻射。

　　可以設(shè)想，如果大量原子處在高能級E2上，當(dāng)有一個頻率 ν=(E2-E1)/h的光子入射，從而激勵E2上的原子產(chǎn)生受激輻射，得到兩個特征完全相同的光子，這兩個光子再激勵E2能級上原子，又使其產(chǎn)生受激輻射，可得到四個特征相同的光子，這意味著原來的光信號被放大了。這種在受激輻射過程中產(chǎn)生并被放大的光就是激光。