每一種物質都是具有（yǒu）固定的能階，當光與物質（zhì）發生交互作用時，原子內部的點在就從（cóng）某一能階狀態躍（yuè）遷到另一能階狀態，而躍遷過（guò）程會伴（bàn）隨著光的吸收（shōu）和輻射。

當光（guāng）與物質（zhì）相遇時，會發生三種（zhǒng）基本現象，也就是光與物質之間會進行三種基本的交互作用：吸收、自（zì）發放射和激發放射。

當光照射在物（wù）質表麵（miàn）時，物質內部分電子吸（xī）收光的能量，從基態躍遷到激（jī）發態，亦即（jí）光被原子吸收過程（chéng）。原子（zǐ）要從光獲得能量，必須是光的能（néng）量恰為兩能階的能量差（chà），吸收過程才會（huì）產生。如（rú）光子能量大於物質能隙，則光（guāng）子會被材料吸收，並將電子激發到導電帶而在價電帶留下（xià）電（diàn）洞。

我們可以以牛頓力學的小實驗來說明這個現象，用一條繩子係住一個鐵球甲，繩子自由（yóu）下垂，再用（yòng）具有一定速度同質量的鐵球乙撞擊（jī）鐵球甲，這時，乙球不動，而甲球由（yóu）位能的低點升到位能的高點（diǎn）（上升（shēng）高度（dù）則（zé）視乙球撞擊的動量而定），這與光子的吸（xī）收（shōu）方式類似。

能（néng）量較高的物質放出電磁波，而降低其能量的過（guò）程稱為自發放射（shè）。物質吸收光子（zǐ）能量後，電子躍遷到激發態（tài），當入射光消失（shī）時，電子經過一小段時間後，會（huì）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（gè）方向放射的幾率相同，一般的光源放射就（jiù）是這種方式。

同樣的，可以以牛頓力學的小實驗來模擬（nǐ），用一（yī）繩（shéng）子係住一個鐵球甲（jiǎ），從位能（néng）的高處自由落到位能的低處（chù），這時，撞擊到另一同質量（liàng）的鐵球乙，則甲球不動而乙球將獲得動能往前彈出，就像物質因自發放射發出電磁破（光子、電磁輻射）而降（jiàng）低能量一樣。

物質與光（guāng）的第三種交互作用是激發放射，就是在激發狀態的粒子受到入射光的作用而躍回基態，受激發放射的頻（pín）率與入射光相同，而且（qiě）放射光方向與入射（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（de）放射光，這是激光發生的重要過程。通俗地說，激發放射（shè）是高能量的物質因為受到適當的入射光子所激勵，而發出相同的光波。

這就像（xiàng）是在卡拉（lā）OK機器前的人，跟著熟悉或引（yǐn）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波（光子），在外觀（guān）上，會看見一個光子（zǐ）到達這個物質（zhì），卻（què）有兩（liǎng）個（gè）一模一樣的光子從物（wù）質發出。既然光子數（shù）目（mù）增加，光強度也（yě）就（jiù）放大了。