Gli atomi emettono un fotone quando un elettrone cade da uno stato ad alta energia ad uno a basso consumo energetico. Le condizioni in cui si verifica questo processo si verificano in due modi. Secondo il Centro di ricerca sui materiali di Cornell, gli elettroni assorbono l'energia da un fotone e salgono a un livello di energia più alto oppure un fotone si scontra con un elettrone che si trova già in uno stato eccitato.
In entrambi i casi, quando l'elettrone cade da uno stato di alta energia indietro al livello del suolo, viene emesso un fotone. La luce o il fotone emessi mentre l'elettrone cade dallo stato di alta energia allo stato inferiore rappresenta la differenza di energia tra i due stati. La lunghezza d'onda del fotone rappresenta anche la distanza tra i due stati energetici.
Gli elettroni si eccitano e salgono rapidamente dal livello del suolo a un livello di energia più elevato assorbendo l'energia da un fotone. Dal momento che gli elettroni cercano la stabilità, ricadono al livello del terreno stabile, emettendo così un fotone. Questo processo di eccitazione elettronica è noto come assorbimento.
L'emissione spontanea, il secondo metodo di eccitazione elettronica, si verifica quando un fotone si scontra con un elettrone che già risiede in uno stato di alta energia. Ancora una volta, quando l'elettrone cade dal livello di energia superiore al livello del suolo, viene emesso un fotone di luce.
