光與物質(zhì)的相互作用，實(shí)質(zhì)上是組成物質(zhì)的微觀(guān)粒子吸收或輻射光子，同時(shí)改變自身運動(dòng)狀況的表現。

　　微觀(guān)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(shí)刻粒子只能處在與某一能級相對應的狀態(tài)(或者簡(jiǎn)單地表述為處在某一個(gè)能級上)。與光子相互作用時(shí)，粒子從一個(gè)能級躍遷到另一個(gè)能級，并相應地吸收或輻射光子。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(jiǎn)稱(chēng)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(shí)，躍遷到與此能量相對應的較高能級。這種躍遷稱(chēng)為受激吸收。

　　自發(fā)輻射

　　粒子受到激發(fā)而進(jìn)入的激發(fā)態(tài)，不是粒子的穩定狀態(tài)，如存在著(zhù)可以接納粒子的較低能級，即使沒(méi)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(shí)輻射出能量為(E2-E1)的光子，光子頻率 ν=(E2-E1)/h。這種輻射過(guò)程稱(chēng)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(shuō)的非相干光。

　　受激輻射、激光

　　1917年愛(ài)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。他指出當頻率為 ν=(E2-E1)/h的光子入射時(shí)，也會(huì )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(shí)輻射一個(gè)與外來(lái)光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為受激輻射。

　　可以設想，如果大量原子處在高能級E2上，當有一個(gè)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(gè)特征完全相同的光子，這兩個(gè)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(gè)特征相同的光子，這意味著(zhù)原來(lái)的光信號被放大了。這種在受激輻射過(guò)程中產(chǎn)生并被放大的光就是激光。