原子吸收能量是在原子躍遷的過程中進行的。原子由低能級向高能級躍遷時獲得能量的方式有兩種：第一種是場致激發（也叫做光致激發）、第二種是碰撞激發。

第一種場致激發（也叫光致激發）（英文Photoluminescence，簡稱PL）指物質原子吸收光子（或電磁波）後重新輻射出光子（或電磁波）的過程。從量子力學理論上，這一過程可以描述為物質原子吸收光子躍遷到較高能級的激發態後返回低能態，同時放出光子的過程。

過程如下：當原子處在電磁輻射場、光輻射場以及其他輻射場中時，原子和輻射場就會發生相互作用。公式如下：如果輻射場的頻率ν滿足hν＝E2－E1（E1和E2分別表示原子發生躍遷前後的兩個能級）的關係，那麼原子和這個場發生相互作用時，有些在狀態1的原子會吸收一個光子的能量hν＝E2－E1並躍遷到狀態2。由此可見，只有滿足能量的原子躍遷前後兩能級差的光子才能被原子吸收，而且原子吸收了光子的全部能量。

場致激發（光致激發）物體原子依賴外界光源或電磁輻射源進行照射，從而獲得能量，產生激發導致發光的現象，它大致經過吸收、能量傳遞及光發射三個主要階段，能量的吸收及發射都發生於能級之間的躍遷，都經過激發態。而能量傳遞則是由於激發態的運動。紫外輻射、可見光及紅外輻射等其他照射及輻射源均可引起光致激發。

簡單來說就是原子受到光及其他輻射場輻射的情況下就開始了吸收能量的過程。這種吸收能量的方式在自然條件下可發生。

第二種碰撞激發：當原子與其它粒子碰撞時，原子獲得的動能和原子內部能量間有轉變。如果一部分動能轉變為原子的內部能量，原子就吸收能量，從低能級向高能級躍遷，而且吸收的能量也等於躍遷前後兩能級的差。粒子與原子的碰撞滿足能量守恆和動量守恆定律，因此，原子和粒子碰撞時一般不能把從碰撞過程中獲得的動能全部轉化為它的內部能量，碰撞後原子仍會保留一部分動能以滿足動量守恆原子。可見，只有那些動能大於原子躍遷前後能級差的粒子與原子碰撞，才能使原子發生躍遷。但是當運動的電子與靜止的原子碰撞時，由於電子的質量小，有可能使電子的全部動能轉變成原子的內能。可見，只有那些動能等於躍遷前後能級差的電子與原子碰撞，才能使原子發生躍遷。

原子的碰撞激發吸收能量的過程只有在極端特殊的自然條件下比如恆星爆炸等和實驗室條件下才會發生。