每一種物質(zhì)都是具有固定的能階，當(dāng)光與物質(zhì)發(fā)生交互作用時(shí)，原子內(nèi)部的點(diǎn)在就從某一能階狀態(tài)躍遷到另一能階狀態(tài)，而躍遷過(guò)程會(huì)伴隨著光的吸收和輻射。
當(dāng)光與物質(zhì)相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生三種基本現(xiàn)象，也就是光與物質(zhì)之間會(huì)進(jìn)行三種基本的交互作用：吸收、自發(fā)放射和激發(fā)放射。
當(dāng)光照射在物質(zhì)表面時(shí)，物質(zhì)內(nèi)部分電子吸收光的能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，亦即光被原子吸收過(guò)程。原子要從光獲得能量，必須是光的能量恰為兩能階的能量差，吸收過(guò)程才會(huì)產(chǎn)生。如光子能量大于物質(zhì)能隙，則光子會(huì)被材料吸收，并將電子激發(fā)到導(dǎo)電帶而在價(jià)電帶留下電洞。
我們可以以牛頓力學(xué)的小實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象，用一條繩子系住一個(gè)鐵球甲，繩子自由下垂，再用具有一定速度同質(zhì)量的鐵球乙撞擊鐵球甲，這時(shí)，乙球不動(dòng)，而甲球由位能的低點(diǎn)升到位能的高點(diǎn)（上升高度則視乙球撞擊的動(dòng)量而定），這與光子的吸收方式類似。
能量較高的物質(zhì)放出電磁波，而降低其能量的過(guò)程稱為自發(fā)放射。物質(zhì)吸收光子能量后，電子躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)入射光消失時(shí)，電子經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間后，會(huì)自然回到穩(wěn)定的基態(tài)。這時(shí)能量將以光子方式釋放，且朝各方向放射的幾率相同，一般的光源放射就是這種方式。
同樣的，可以以牛頓力學(xué)的小實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬，用一繩子系住一個(gè)鐵球甲，從位能的高處自由落到位能的低處，這時(shí)，撞擊到另一同質(zhì)量的鐵球乙，則甲球不動(dòng)而乙球?qū)@得動(dòng)能往前彈出，就像物質(zhì)因自發(fā)放射發(fā)出電磁破（光子、電磁輻射）而降低能量一樣。
物質(zhì)與光的第三種交互作用是激發(fā)放射，就是在激發(fā)狀態(tài)的粒子受到入射光的作用而躍回基態(tài)，受激發(fā)放射的頻率與入射光相同，而且放射光方向與入射光運(yùn)動(dòng)方向一致，也就是產(chǎn)生的波長(zhǎng)一樣（因此能量相同）且相位一致的放射光，這是激光發(fā)生的重要過(guò)程。通俗地說(shuō)，激發(fā)放射是高能量的物質(zhì)因?yàn)槭艿竭m當(dāng)?shù)娜肷涔庾铀?lì)，而發(fā)出相同的光波。
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(diào)唱起來(lái)。激發(fā)放射產(chǎn)生的光波波長(zhǎng)、發(fā)出光波的時(shí)間、光波的發(fā)射方向決定于入射的電磁波（光子），在外觀上，會(huì)看見(jiàn)一個(gè)光子到達(dá)這個(gè)物質(zhì)，卻有兩個(gè)一模一樣的光子從物質(zhì)發(fā)出。既然光子數(shù)目增加，光強(qiáng)度也就放大了。
