Saniye, Uluslararası Birimler Sistemine (SI) göre en düşük enerji seviyesindeki Sezyum-133 atomunun iki hyperfine seviye arasındaki geçiş radyasyonunun 9.192.631.770 periyoduna karşılık gelen süredir, . 1997 deki CIPM toplantısında bu tanımın durağan ve 0 K termodinamik sıcaklıkta Sezyum atomu için geçerli olduğu onaylandı. Değişkendir.
Mazer ya da maser, atomların, dışarıdan uyarılması neticesinde dışarıya salınan radyasyon yardımı ile elde edilen, genliği yükseltilmiş elektromanyetik dalga. Mazer, önceleri ilk mazerin mikrodalga frekansında çalışması sebebiyle İngilizce cümlesindeki kelimelerin baş harflerinin alınmasından türetilmiştir. Bugünse işitme frekansından itibaren, görünen ve morötesi frekanslı elektromanyetik bölgelerde dahi aynı prensip tatbik edildiğinden mazer, Molecular amplification by Stimulated Emission of Radiation olarak tarif edilmektedir. Mazer, uyarılmış radyasyon yayılımıyla mikrodalga veya moleküler dalga kuvvetlendirilmesi demektir. Cihaz, hassas olarak tayin edilmiş frekansta mikrodalga osilasyonları (titreşimleri) ve düşük gürültü seviyeli amplifikasyon (kuvvetlendirme) elde etmeyi sağlar. Bu maksatla atomların ve moleküllerin iç enerjisinden faydalanan bir amplifikatör ve osilatör grubu kullanılır. Aletin çalışmasının temel prensibi olan uyarılmış emisyon, uyarılmış haldeki bir atoma, dışarıdan eşit enerjili bir fotonun çarpması sonucu atomun aynı özellikli bir foton yayması şeklinde meydana gelir. Böylece atoma çarpan foton veya dalgalar çarptıkları uyarılmış atomlar tarafından yayılan fotonlarla kuvvetlenir. Bir mazer, gaz veya katı halde aktif bir ortamdan ibarettir. Sistem çeşitli frekanslar halinde elektromanyetik bir radyasyona maruz bırakılır. İçerideki atomların çoğu bu tesirle yüksek enerjili (uyarılmış) hale gelir. Böylece uyarılmış bir frekans meydana gelir. Aktif ortam, rezonans sağlayan bir boşlukla çevrili olduğundan, tek bir çıkış frekansına eşdeğer osilasyon modlu paralel dalgalar meydana gelir. Çok fazla çeşitli, koherent ve tek renk ışık elde etmek amacıyla oluşturulan optik düzenekler mazerdir. Bunların optik frekanslarda çalışanlarına optik mazer veya lazer adı verilir. Birkaç milimetreden daha uzun dalga boyları için rezonatör olarak metal bir kutu kullanılır.Bu kutunun boyutu titreşim modlarından yalnızca biri atomların yaymış oldukları ışınımların frekanslarıyla çalışacak biçimde belirlenir, kutuda yalnızca bir ses frekansında rezonansa uğramış gibi belirli bir mikro dalga frekansında rezonansa gelir.
Enerji seviyesi, atom çekirdeğinin etrafında katman katman biçiminde bulunan kısımların her biridir. Bu yörüngelerde elektronlar bulunur. Yörüngenin numarası; 1, 2, 3, 4, ... gibi sayı değerlerini alabilir. Yörünge numarasına baş kuantum sayısı da denir ve "n" ile gösterilir. Yörünge numarası ile yörüngenin çekirdeğe uzaklığı doğru orantılıdır.
Spektroskopi elektromanyetik radyasyon ile maddenin etkileşiminin radyasyonun dalga boyu veya frekansının bir fonksiyonu olarak ortaya çıkan elektromanyetik spektrumu (tayf) ölçen ve yorumlayan bir çalışma alanıdır. Başka bir deyişle, elektromanyetik spektrumun tüm bantlarında görünür ışıktan kaynaklı olarak meydana gelen bir kesin renk çalışmasıdır.
Atom fiziği, atomu bir bütün olarak atomların etkileşimlerini, atomun ve moleküllerin yapısı, enerji düzeyleri, dalga fonksiyonlari ve elektromanyetik geçişleri, atomlar arası bağlar, moleküler yapılar, atom modeli, atomik spektroskopide ince yapı ve aşırı ince yapı, spektroskopik gösterim ve enerji seviyeleri, geçiş olasılığı ve seçim kuralları, Zeeman olayı, Stark olayı, moleküler spektrum, iyonik bağlar, dönme, titreşim ve elektronik geçiş spektrumu, lazer gibi bölümleri- inceleyen fiziğin alt dallarından ikincisidir.
Mössbauer spektroskopi, Mössbauer etkisine dayanan bir spektroskopik tekniktir. Rudolf Mössbauer tarafından 1957 yılında bulunmuştur. Rudolf Mössbauer bu çalışmasıyla 1961 yılında Fizik nobel ödülüne layık görülmüştür. Bu titreşimsel spektroskopi tekniği fizik, kimya, biyoloji ve malzeme bilimi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Mössbauer spektroskopinin kilit noktası Mössbauer etkisidir. Mössbauer etkisi kısaca gama ışınının seğirdimsiz emilimi ve yayılımıdır.
Düzlemsel lazerle uyarılmış floresan metodu, (İngilizce: Planar laser-induced fluorescence ) akış ve akışkanı "optik yöntemler" ya da "lazerle algılama", görüntüleme ve görselleştirme metotlarından biridir. Niceliksel bir yöntem olan PLIF ile hız, sıcaklık, basınç gibi çoklukları ölçmek teorik olarak mümkündür.
Raman saçılması, lineer optik süreçte, elastik olmayan foton saçılmalarından biridir. Aydınlatma kaynağından gelen fotonların büyük çoğunluğu atom ya da molekülden elastik bir şekilde saçılır. Buna Rayleigh saçılımı denir. Ancak bazıları uyarılmış bir şekilde saçılırlar. Bu tür saçılmada yayımlanan fotonların frekansları elastik saçılmada olduğundan genelde daha düşüktür ve algılanabilmeleri için çok özel dedektörler gerekir.
Absorpsiyon spektroskopisi, radyasyonun dalga boyu ya da frekansın bir fonksiyonu olarak irdelenmesidir. Absorpsiyon teorisine göre örnek madde ortamdan enerji absorbe eder. Emilen enerjinin şiddeti, frekansın ve dalga boyunun bir fonksiyonu olarak ifade edilmiştir.
Spektral çizgi genişliği, tayf çizgilerinin genişliğini ifade etmek için tanımlanmıştır. Örnek olarak atomların elektromanyetik yayılım tayfı, elektronik ya da akustik frekans tayfları gösterilebilir. Bir atomun yayılım tayfı oldukça dar bir çizgi genişliğine sahiptir ve sadece birbirinden ayrı enerji seviyeleri arasında geçişler mümkündür. Bu durum fotonların yayınlanmasını belirli bir enerji seviyesinde tutar.
Lazer soğutma; atomik ve moleküler örneklerin bir veya daha fazla lazer alan ile etkileşimi ile mutlak sıfıra yakın derecede soğutulduğu birçok tekniği ifade etmektedir.
Bu Lazer konularının bir listesidir.
Kimyasal elementlerin ya da kimyasal bileşiklerin emisyon spektrumu atom ya da moleküllerin yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçişinden elde edilen elektromanyetik radyasyonun frekans spektrumudur. Yayılmış fotonun enerjisi iki enerji düzeyi arasındaki farka eşittir. Her atom için birçok mümkün geçişler vardır ve enerji düzeyleri arasındaki her geçiş spesifik enerji farkına sahiptir. Bu farklı geçişlerin toplamı, farklı ışınlar halinde gönderilmiş dalga boylarına ve emisyon spektrumunun düzenlenmesine neden olur. Her elementin emisyon spektrumu özeldir. Dahası, spektroskopi elementlerin madde içindeki bilinmeyen kompozisyonunu tespit etmek için kullanılabilir. Buna benzer olarak, moleküllerin emisyon spektrumları maddelerin kimyasal analizlerinde kullanılabilir.
Kuantum optiği yarı klasik ve kuantum mekaniği fiziğini kullanarak ışığı içeren olayları ve onun mikroskobik seviyelerdeki maddelerle etkileşimini inceler.
Katı hal fiziğinde, bir katının elektron kuşak yapısı ; katıdaki bir elektronun sahip olabileceği enerji aralıkları ya da sahip olamayacağı enerji aralıkları olarak tanımlanır. Enerji bant teorisi bu bant ve bant boşluklarını atom veya moleküllerin büyük periyodik kafeslerindeki bir elektron için, izinli kuantum mekaniksel dalga fonksiyonlarını inceleyerek çıkarır. Bant teorisi katıların birçok fiziksel özelliklerini; örneğin elektriksel direnç ve optik soğurum gibi, açıklamak için başarılı bir biçimde kullanılmaktadır ve katı hal cihazları anlamanın temelini oluşturmaktadır.
Atomik, moleküler ve optik fizik, bir ya da birkaç atomun ölçeğinde, madde-madde ve ışık-madde etkileşimi çalışmadır ve enerji, birkaç elektron voltları etrafında ölçeklenir. Üç alanla yakından ilişkilidir. AMO teorisi, klasik, yarı klasik ve kuantum işlemlerini kapsar. Tipik olarak, teori ve emisyon uygulamaları, elektromanyetik yayılım ve emilme, spektroskopi analizi, lazer ve mazerlerin kuşağı ve genel olarak maddenin optik özellikleri, uyarılmış atom ve moleküllerden, bu kategorilere ayrılır.
Doppler genişlemesi Doppler etkisi dolayısıyla atom veya moleküllerin hızlarının dağılımının neden olduğu bir genişlemedir. Yayan parçacıkların farklı hızları farklı Doppler kaymalarıyla sonuçlanır, bunların toptan sonucu da çizgi genişlemesidir. En son elde edilen çizgi profili ise Doppler profili olarak bilinir. Termal Doppler genişlemesi, parçacıkların termal hareketinden dolayı, özel bir husustur. Genişleme sadece spektral çizginin frekansına ve yayan parçacıkların kütlesine bağlıdır ve böylece bir yayıcı cismin sıcaklığını artırmak için kullanılabilir.
Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, yaygın bilinen adıyla NMR spektroskopisi, atom çekirdeğinin belirli manyetik özelliklerini kullanan bir araştırma tekniğidir. İçerisindeki atomların ya da moleküllerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. NMR spektroskopisi nükleer manyetik rezonans olgusuna dayanmaktadır ve içerisindeki atomun ya da molekülün yapısı, dinamiği, reaksiyon durumu ve molekülün kimyasal çevresi hakkında detaylandırılmış bilgi sağlar. Molekül içerisindeki bir atomun atom içi manyetik alanı, rezonans frekansını değiştirdiği için molekülün elektronik yapısının detaylarına erişimi sağlar.
Termodinamik ve katı hal fiziğinde Debye modeli; Peter Debye tarafından 1912 yılında geliştirilen, katılarda özgül ısıya (ısı kapasitesi) olan fonon katkısını tahmin etmek için kullanılan metottur. Atomik kristal yapının salınımlarını, bir kutu içerisindeki fononlar gibi düşünerek ele alır. Bu; katıya ayrı ayrı kuantum harmonik osilatörlerden oluşmuş olarak davranan Einstein modelinin tam tersidir. Debye modeli; 
– Debye T3 yasası - ısı kapasitesini düşük sıcaklıklarda doğru bir şekilde tahmin eder., düşük sıcaklıklarda olan. Tıpkı Einstein modeli gibi, yüksek sıcaklıklarda Dulong–Petit Yasasını da doğru bir şekilde kapsar. Ama, ara sıcaklıklarda basitleştirmek için yapılan varsayımlar nedeniyle doğruluğu kusurludur.
Atomik emisyon spektroskopisi, bir numunedeki bir elementin miktarını belirlemek için belirli bir dalga boyunda bir alev, plazma, ark veya kıvılcımdan yayılan ışığın yoğunluğunu kullanan bir kimyasal analiz yöntemidir. Emisyon spektrumundaki atomik spektrum dalga boyu, elementin kimliğini verirken, yayılan ışığın yoğunluğu elementin atom sayısı ile orantılıdır.
