每一種物質都是具有固定的能階，當光與物質發(fā)生交互作用時，原子內部的點在就從某一能階狀態(tài)躍遷到另一能階狀態(tài)，而躍遷過程會伴隨著光的吸收和輻射。
當光與物質相遇時，會發(fā)生三種基本現(xiàn)象，也就是光與物質之間會進行三種基本的交互作用：吸收、自發(fā)放射和激發(fā)放射。
當光照射在物質表面時，物質內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，吸收過程才會產(chǎn)生。如光子能量大于物質能隙，則光子會被材料吸收，并將電子激發(fā)到導電帶而在價電帶留下電洞。
我們可以以牛頓力學的小實驗來說明這個現(xiàn)象，用一條繩子系住一個鐵球甲，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，這時，乙球不動，而甲球由位能的低點升到位能的高點（上升高度則視乙球撞擊的動量而定），這與光子的吸收方式類似。
能量較高的物質放出電磁波，而降低其能量的過程稱為自發(fā)放射。物質吸收光子能量后，電子躍遷到激發(fā)態(tài)，當入射光消失時，電子經(jīng)過一小段時間后，會自然回到穩(wěn)定的基態(tài)。這時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，可以以牛頓力學的小實驗來模擬，用一繩子系住一個鐵球甲，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(fā)放射發(fā)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(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動方向一致，也就是產(chǎn)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(fā)生的重要過程。通俗地說，激發(fā)放射是高能量的物質因為受到適當?shù)娜肷涔庾铀?，而發(fā)出相同的光波。
這就像是在卡拉OK機器前的人，跟著熟悉或引起共鳴的曲調唱起來。激發(fā)放射產(chǎn)生的光波波長、發(fā)出光波的時間、光波的發(fā)射方向決定于入射的電磁波（光子），在外觀上，會看見一個光子到達這個物質，卻有兩個一模一樣的光子從物質發(fā)出。既然光子數(shù)目增加，光強度也就放大了。
