实际上光当个一般/平平光源，要么电灯大半夜没关，突然就蹦出一团乱糟糟的噪声，这事儿在物理上叫“自发辐射”。
这就好比你往杯子里倒水，水分子本来就在原地晃悠要么撞击杯壁，你没法指望它们乖乖排队排好队，那才叫有讲究；但一通电，电子一被“挤”出来，那场面就彻底放飞自我了。 说白了，原子发光是自己干的，跟哪位都没相关系。
这就好比一群猴子在丛林里乱撞，有的撞树，有的撞岩，有的飞得高，有的飞得低，根本不用 AT 机指挥，也不用看剧本。最典型的就是电子从高能级掉到低能级，直接往外蹦，把光放出去。
这个过程里，能量差就是光子能量，频率就定了。
也就是说，电子跳哪儿，光子就发哪儿，这听起来挺玄乎，实际上就像你踩踩脚底，发出点声音，音高彻底取决于你踩哪儿。 不过，别被这个“随机”给吓住了。大自然这出戏总得有个规律，不然世界就乱套了。
比如白炽灯，不管电流是哪根线流那会儿，它发出的光频率简直一模一样，都是黄色的；白炽灯的光谱图看起来像个钟形，中间最亮，两头慢慢消。
这是出于温度是个万能钥匙，把周围原子热起来了，能量分配就稳了。再比如霓虹灯，那个红红的光，它用的是氖原子，电子在特定的轨道上跳，能级差对应起来，就是红光。 这里有个小细节，大家好办不清楚的是“自发辐射”和“受激辐射”。受激辐射是三倍体反应，一群电子活化，演变成一群电子，这时候光波能够“复制”，能级不用变，频率直接给复制出来。而自发辐射是被动的，电子自己就拍板跳哪，光频率彻底由能级差定，跟能不能被外来光给刺激没关系。前者是“被激励”，后者是“自己跳”。 这就引出了个核心难题：为啥噪声听起来有时候好听，有时候刺耳？听个好办的例子吧。激光本来是光，人眼认定亮，那是出于它频率统一，波长单一，人眼只能识别一种频率。但光确实是有颜色的，不是白。激光频率高，人眼认定波长高；白光频率低，人眼认定波长低。
故此人眼对光的敏感度不一样，害得感知亮度不一样，但这跟能不能发光没关系。 再讲个数据点，1900 年诺贝尔奖得主朗道专门搞了个实验，专门测原子受激辐射和自发辐射的比例。他发目前低温下，受激辐射占大头；温度高了，自发辐射就占了上风。
比如钽酸镝晶体，在绝对零度时受激辐射更强，一旦略微升温，自发辐射就爱上头，噪声就出来了。
这就像加热金属，金属内部电子运动更自由，碰撞更频繁，形成的“乱波”就多了。 还有几个具体的实例能说明白。LED 灯里的“蓝光点”，它之故此显色好，是出于电子在能级之间跳的时候，能量差精确对应蓝光，没有杂波。
要是能量差乱跳，发出的是白光要么杂色。激光之故此是激光，是出于它能被放大，任何现有频率的原子只要接纳一个光子，就能变成两个相同的，这就叫相干性。而自发辐射形成的光，每个都是独立的，相位、振幅、频率都不一样，这叫非相干光。 我们再拆解一下光子。光子不是有个固定半径的球，它在真空中能够无限发散，也能够无限压缩。它没有形状，是一个概率云。
这就好比扔硬币，正面和反面概率各五零，但扔十万次，最终大约率砸成一堆。
这就是噪声的本质：随机性。你无法预测下一个光子啥时候蹦出来，它要么来，要么不来。 并且，噪声还有个特征，叫“蓝移”要么“红移”的难题。电子从高能级跳下来，光子能量守恒，频率不变。但电子在跃迁前，可能先跟周围的原子互相功能，能量略微变了，一跳下来，频率自然就变了。
这就像你跑步前喝了点糖水，把你那个跑步机（原子系统）的数值给带偏了，跳下来的时候，频率自然就偏了。
这就是为啥实际测出来的自发辐射谱线，比理论上的能级差谱线要宽，要红移一点。
这叫“自然线宽”，也就是受周围环境差不多的影响，害得能级本身有了扰动。 再说说应用。在通信里，我们要利用激光的相干性做光纤传输，出于光纤传输最怕的就是噪声把信号给淹没，需求高信噪比。
这时候就不能用自发辐射，出于它的频率忒散，没法聚拢。
故此激光器核心就是要把粒子数反转搞上去，让光放大，这时候噪声就被抑制住了。而在光学滤波片、激光器、半导体激光器这些器件里，大家都希望自发辐射少一点，出于那会形成噪声，干扰旁边正常的信号。为了把噪声降下来，工程师们做了大量设计，比如用增益介质把波长限制住，用晶体选频，要么干脆用激发方式让电子直接跳到能级，不用经过那些能级差。 最终总结一下，自发辐射就是电子在任意能级之间随机跳出来的光。它没有方向，没有相干性，频率由能级差定，并且跟温度、外界光都相关系。它拍板了光源的颜色，也拍板了能不能做激光。
只要你想让光更纯净、更聚拢，你就得跟爱因斯坦的这篇论文斗智斗勇，想办法抑制这种随机跳出来的光。
