Tinjaulah atom dengan dua aras energi , berpopulasi (rapat cacah) , , dan cahaya berfrekuensi dengan dan rapat energi spektral (energi tiap satuan volume tiap satuan frekuensi). Tiga proses mempertukarkan energi:
- serapan: sebuah atom dalam menyerap sebuah foton lalu naik ke , dengan laju tiap satuan volume dan waktu;
- pancaran spontan: sebuah atom dalam jatuh ke dengan sendirinya, sambil memancarkan sebuah foton dalam arah acak dengan fase acak, dengan laju — adalah umur arasnya;
- pancaran terangsang: sebuah foton berfrekuensi yang melewati sebuah atom dalam mengimbasnya untuk jatuh, sambil memancarkan sebuah foton kedua yang serupa dengan yang pertama (sama frekuensi, arah, fase dan polarisasinya), dengan laju .
, , adalah koefisien Einstein transisinya.