При переходах атома из состояния с энергией в состояние с энергией, атом отдает, поглощает энергию на частоте перехода. Для атомов различных веществ и разных энергетических уровней характерно собственное значение частоты перехода. Совокупность переходов между энергетическими уровнями образует энергетический спектр поглощения или излучения атома. Каждому переходу с излучением соответствует определенная спектральная линия со значением частоты или длины волны — скорость света. В мало искаженном виде свойства отдельных атомов проявляются в газах, где взаимодействие между атомами ничтожно. В твердом теле соседние атомы находятся настолько близко друг к другу, что внешние оболочки соприкасаются и даже перекрываются. В этом случае на электроны действует не только ядро собственного атома, но и ядра соседних атомов, что приводит к смещению и образованию широких энергетических уровней и соответственно широко энергетического спектра. Для атома, находящегося в верхнем энергетическом состоянии, существует определенная вероятность перехода через некоторое время на более низкий энергетический уровень. При переходе атом излучает квант энергии. Процесс излучения при самопроизвольном (спонтанном) переходе электрона хаотичен. Атомы излучают свет независимо друг от друга и не согласованно по времени, поэтому спонтанное излучение не когерентно и широко полосной. Примером спонтанного излучения является свет от обычной электрической лампы накаливания.Наряду со спонтанным возможно вынужденное (индуцированное) излучение возбужденного атома под воздействием внешней электромагнитной волны. При этом атомы переходят с верхних энергетических уровней на нижние согласованно и излучают вторичную волну, у которой частота, фаза, поляризация и направление распространения полностью совпадают с характеристиками волны, вызвавшей индуцированное излучение.