每一種物質都是具有（yǒu）固（gù）定的能階，當光與物質發生交互作用時，原（yuán）子內部的點在（zài）就從（cóng）某一能階狀態躍遷到另一能階狀態，而（ér）躍遷過程會伴隨著光的吸收（shōu）和輻射。

當光與物質相遇時，會（huì）發生三種基本現象（xiàng），也就是光（guāng）與物質之間（jiān）會（huì）進行三種基本的（de）交互作用：吸收、自發放（fàng）射和激發放射。

當光照射在（zài）物質（zhì）表（biǎo）麵時，物（wù）質內部分電子吸收光的能量，從基態躍遷到激（jī）發態，亦即光被原子吸收過程。原（yuán）子要從光獲得能量，必須是光的能量恰為兩能階的能量差，吸收過程才會產生。如光（guāng）子能量大於物質能隙（xì），則光子會被材料吸收，並將電子激發（fā）到導電帶而在價電帶留（liú）下電洞。

我們可以以（yǐ）牛頓力學的（de）小實驗來說明這個現象，用（yòng）一條（tiáo）繩（shéng）子係住一個鐵球甲，繩子自由下垂，再用具有一定速度同質量的鐵球乙撞擊鐵球甲（jiǎ），這時，乙球不動，而（ér）甲球由位能（néng）的低點升到位能的高點（上升高度（dù）則視乙球撞擊的動量而定），這與光子的吸收方式（shì）類似。

能量較高的物（wù）質放出電磁波，而降低其能量的過程稱為自發放射。物（wù）質吸收（shōu）光子能量後，電（diàn）子躍遷（qiān）到（dào）激發態，當入射光消失時，電子經過一小段時間後，會自然（rán）回到穩定（dìng）的基態。這時能量將以（yǐ）光子（zǐ）方式（shì）釋放，且（qiě）朝各方（fāng）向放射的幾率相同，一般的光（guāng）源放射（shè）就是這種方（fāng）式。

同樣（yàng）的，可以以（yǐ）牛頓力（lì）學的小（xiǎo）實驗來模擬，用一繩子係住（zhù）一個鐵球甲，從位能的高（gāo）處自由落到位能的低處，這時，撞擊到另一同質量的鐵球乙，則甲球不動而乙（yǐ）球（qiú）將獲（huò）得動能往（wǎng）前彈出，就像物質因自發放（fàng）射發出電磁破（光子、電磁輻射）而降低能量一樣。

物質與光的第三種交互作用是激發放射，就是在激發狀態的粒（lì）子受到入射光的作用而躍回基態，受激發放（fàng）射的頻率與入射光相同，而且放射光（guāng）方向與入射（shè）光運動方向一致，也就是產生的波長一樣（因此能量相同）且相位一致的放射光，這是激光發生的重（chóng）要過程。通俗地說，激發放射是高能量的（de）物（wù）質因為受到適當的入射光子所激勵，而發出相同的光（guāng）波。

這就像是在卡拉OK機（jī）器前的人，跟著熟悉或引起共鳴的曲調唱起來。激發放射產生的光波波長、發出光波的時間、光波的發射方向決定於入射的電磁（cí）波（bō）（光子），在外觀上，會看見一個光子到達這個物質（zhì），卻有兩個一模（mó）一（yī）樣的光子從物質發出。既（jì）然光子數目增（zēng）加，光強度也就放大了。