每一種物質都是（shì）具有固定（dìng）的能階，當光（guāng）與物質發生交互作（zuò）用時，原子內部的點在就從某一能階狀（zhuàng）態躍遷到另一能階狀（zhuàng）態（tài），而躍遷過程（chéng）會伴隨著光的吸收（shōu）和輻射。

當（dāng）光與物質相遇時（shí），會發生三種基本現象，也就是光與物質之間會進行（háng）三種基本的交互作（zuò）用：吸（xī）收、自發放射和激發放射。

當光照射在物質表麵時，物質內（nèi）部分電（diàn）子吸收光的能量，從基態躍（yuè）遷到激發態（tài），亦（yì）即光被原子吸收過程。原子要從光獲得能量，必須是光的能量恰為兩能階的（de）能量差，吸收過程才（cái）會產生。如光子能（néng）量大於（yú）物質能隙，則光子（zǐ）會被材料吸（xī）收，並將電子激（jī）發到導電帶（dài）而在價電帶留下電洞。

我們可以以牛頓力學的小實驗來說（shuō）明這個現象，用一條繩子係住一個鐵球甲，繩子自由下垂（chuí），再用具有一定速（sù）度同質量的鐵球乙（yǐ）撞擊鐵（tiě）球甲，這時，乙球不動，而甲球由位（wèi）能的（de）低點升到位能（néng）的（de）高點（上（shàng）升高度則視乙球（qiú）撞擊的動量而定），這與光子的吸（xī）收方式類（lèi）似。

能量（liàng）較（jiào）高的物質放（fàng）出電磁波，而降低其能量的過程（chéng）稱為自發放（fàng）射。物質吸收光子能量後，電子躍遷到激發態，當入（rù）射光消失時，電子經過（guò）一小段時間後，會自然回到穩定的基態。這時能量將以（yǐ）光子方式釋放，且朝各方向放射（shè）的幾率（lǜ）相同，一般的光源放射（shè）就是這種方式。

同樣的，可以以牛頓力學（xué）的（de）小實驗來模擬，用（yòng）一繩子係住（zhù）一個鐵球甲，從位能的高處自由落到位能的低處，這時，撞擊到另一同質量的（de）鐵球乙，則（zé）甲球不（bú）動而乙球將獲得動能往前彈出，就像物質因（yīn）自發放射（shè）發出（chū）電磁破（光子、電磁輻射）而降（jiàng）低能量一樣。

物質與光的第三種交互作用是（shì）激發放射，就是在激（jī）發狀態的粒子受到入射（shè）光的作（zuò）用而躍回基態，受激發（fā）放射的頻率與入射光相同，而且（qiě）放射光方向與入射光運動方向一（yī）致，也（yě）就是產生的波長一樣（因此能量（liàng）相同）且相位一致的放射光，這是激光發生的重（chóng）要過程。通俗地（dì）說，激發放射（shè）是高能量的（de）物質因為受（shòu）到適（shì）當的入射光子所激（jī）勵，而發出相（xiàng）同的光波。

這就像是在（zài）卡拉OK機（jī）器前的人，跟著熟悉或引起共（gòng）鳴的曲調唱起來。激發放射產生的光波波（bō）長、發出光波的時間、光波的發射方向決定於入射的電磁波（光子），在外觀上，會看見一個光子到達這個物（wù）質，卻有兩個一模一樣的光子從物質（zhì）發（fā）出。既然光子（zǐ）數目增加，光（guāng）強度也就放大了。