Nguyên tử phát ra một photon khi một điện tử rơi từ trạng thái năng lượng cao sang trạng thái năng lượng thấp. Các điều kiện mà quá trình này xảy ra theo hai cách. Theo Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Cornell, các electron hoặc hấp thụ năng lượng từ một photon và nhảy lên mức năng lượng cao hơn hoặc một photon va chạm với một electron đã ở trạng thái kích thích.
Trong cả hai trường hợp, khi electron rơi từ trạng thái năng lượng cao trở lại mặt đất, một photon được phát ra. Ánh sáng hoặc photon phát ra khi electron rơi từ trạng thái năng lượng cao xuống trạng thái thấp hơn thể hiện sự chênh lệch năng lượng giữa hai trạng thái. Bước sóng của photon cũng biểu thị khoảng cách giữa hai trạng thái năng lượng.
Các electron trở nên kích thích và nhanh chóng nhảy từ mức mặt đất lên mức năng lượng cao hơn bằng cách hấp thụ năng lượng từ một photon. Vì các electron tìm kiếm sự ổn định, chúng rơi trở lại mặt đất ổn định, do đó phát ra một photon. Quá trình kích thích electron này được gọi là quá trình hấp thụ.
Sự phát xạ tự phát, phương pháp kích thích điện tử thứ hai, xảy ra khi một photon va chạm với một điện tử đang ở trạng thái năng lượng cao. Một lần nữa, khi electron rơi từ mức năng lượng cao hơn xuống mặt đất, một photon ánh sáng được phát ra.
