原子與外加輻射場的相互作用有三種形式，NTP服務器原子諧振的自發輻射，原子通過自發發射光子，從能量較高的激發態回到能量較低的低能態。

    NTP服務器原子諧振的受熱輻射，原子受頻率的外加輻射場的作用，由高能態過渡到低能態，并發射一個光子。受激輻射的一個重要特征就是發射出的光子與激勵輻射場屬于同一個模，因此在模的寬度范圍內具有相同的頻率，相位，傳輸方向和偏振方向。共振吸收，原子受外加輻射場的作用由低能態躍遷到高能態，同時從外加輻射場吸收一個光子。

    原子在外加輻射場的作用下受輻射或共振吸收通稱為原子諧振。它與電子電路的諧振含義有相似之處，但又有本質的不同，因此為原子諧振響應不是連續的，而是量子化的。單個原子的吸收或發射電磁波的能量是非常微弱的，無法加以利用，需要大量原子吸收或發射電磁波以達到足夠能量才可用于原子頻標。

    通常情況下，原子集合中原子數按能級的分布遵守波耳茲曼分布律。如果把這些原子放到等于原子諧振頻率的外加輻射場中，這些原子將會諧振，約一半的原子吸收輻射場的能量躍遷到高能級，而又有約一半的原子發射能量回到低能級，這樣雖然每個原子都有諧振，但是凈效應等于零，無法加以利用。因此為了觀測到原子的諧振，必須設法改變原子集合中高低能級上原子的相對數量，使它們在輻射場中凈效應是能量的發射或是能量的吸收。