激光是通過原子受激輻射發光和共振放大而形成的。
　　原子由原子核和電子組成。電子繞原子核轉動而具有動能;電子被原子核吸引而具有勢能。兩種能量的總和為原子的內能。如果由于外界的作用,使電子與原子核的距離增大或縮小,則原子的內能也隨之增大或減小。因此原子具有一些不連續分布的能級,電子在***靠近原子核的軌道上轉動時是穩定的,這時原子所處的能級為基態。當有外界能量傳入,如光照射,則電子運行軌道半徑擴大,原子內能增加,被激發到能量更高能級,這時稱之為激發態或高能態。每種原子都有自身的基態和不連續分布的多級高能態。被激發到高能級的原子是不穩的,總是力圖回到低能級去。原子從高能級到低能級的過程稱為躍遷。當原子躍遷時,其能量差則以光的形式輻射出來,這就是原子發光,是自發輻射的光,又稱熒光。如果在原子躍遷時是受到外來光子(具有一定能量以光速運動的粒子)的誘發,原子就會發射一個與人射光子的頻率、相位、傳播方向、偏振方向完全相同的光子,這就是受激輻射的光。
　　原子被微發到高能級后,會很快躍遷回低能級,它停在高能級的時間稱為原子在該能級的平均壽命。氮、氖、氪原子,釹離子和二氧化碳分子等在外來能量的激發下,使處于高能級的原子數大于低能級的原子數,這種狀態稱為粒子數反轉。這時,在外來光子的刺激下,產生受激輻射發光,這些光子通過諧振腔的作用產生放大,受激輻射越來越強,光速巒度不斷增大,形成了激光。表示了粒子數反轉的建立和激光形成,是以紅寶石(含0.05%的C+離子的A2O3人工晶體)為例當紅寶石受脈沖氙燈照射時,處于基態E1的鉻離子大量被激發到E3狀態,由于E3狀態壽命極短,很快地躍遷到壽命較長的亞穩態E2,產生自發輻射,但實現了E2建立和激光形成對E1能級的粒子數反轉,這時若有能量為E2-E1大小的光子誘發,就會產生E2對基態E1的受激輻射躍遷而形成激光。
　　激光除具有普通光的反射、折射、繞射和干涉等共性外,尚有一些特有的特性:
　　1)強度高,亮度大
　　2)單色性***,波長譜線寬度狹窄;
　　3)相干性***,相干長度長;
　　4)方向性***,發散角可達01mad,光束直徑可聚到001mm激光的上述四個特點是相互聯系的。