Estos dos procesos (absorción estimulada y emisión espontánea) explican el hecho de que las fuentes de luz presenten unas frecuencias de emisión características y distintivas (en el espectro visible cada frecuencia corresponde a un color), ya que emiten con frecuencias acordes a los niveles de energía electrónicos del material. Como se explica en el tema de este misma Web sobre Luz y color, hay fuentes con espectros discretos provenientes de transiciones entre niveles discretos (por ejemplo, los gases atómicos a baja presión, cuando se les somete a descargas eléctricas) y otras con espectros de emisión casi continuos o continuos, provenientes de transiciones entre niveles de energía muy próximos entre sí o formando un continuo (por ejemplo, el filamento de una bombilla incandescente). Por otra parte, cuando en un material hay niveles de energía intermedios entre E* y E, sin ocupación máxima, la vuelta al estado no excitado puede tener lugar mediante una sucesión de caídas electrónicas, haciendo que las energías de los fotones emitidos sean distintas de h·ν. Así ocurre, por ejemplo, con los materiales fluorescentes, que pueden absorber luz ultravioleta y emitir parte de la energía absorbida como luz visible.

Estos conceptos son también adecuados para explicar la transparencia u opacidad de los materiales. Un material es transparente en un determinado rango de frecuencias de la luz cuando la energía de los fotones es significativamente diferente a la de cualquier posible salto energético en ese material. Así se entiende, por ejemplo, que en la experiencia mostrada al inicio del tema, en la que no se ve un rayo de luz láser propagándose en agua, sí se vea, en cambio, ese mismo rayo cuando en ella se han disuelto gotas de leche. El motivo es que las gotitas de leche (al contrario de las moléculas del agua) pueden absorber fotones con energía correspondiente a la frecuencia de la luz láser, y emitir nuevos fotones de la misma energía en todas las direcciones, incluidas las que apuntan a nuestros ojos.

Es instructivo saber que los dos procesos considerados (absorción por la materia de fotones de la luz incidente y emisión posterior de fotones de la luz saliente) se pueden interpretar como una versión microscópica del Principio de Huygens, en la que son los “puntos” materiales a los que llega la luz, los que se convierten en focos emisores de luz nueva. Al atravesar un medio material la luz se va renovando, ya que en cada interacción entre la luz y la materia van desapareciendo fotones de la luz incidente (se van absorbiendo) y apareciendo (se van emitiendo) nuevos fotones que forman parte de la luz saliente.

Esta descripción es útil para entender por qué, aunque los fotones viajan sólo en el vacío y siempre a velocidad c, la velocidad de la luz es menor que c al atravesar un medio material. La razón es que la absorción de un fotón incidente y la correspondiente emisión de un fotón saliente no son simultáneas, sino que hay un retraso temporal en la emisión. La velocidad de la luz en el medio, definida como el cociente entre la distancia recorrida por la luz (renovada) y el tiempo promedio por fotón incidente empleado en recorrerla, es tanto menor que c cuantas más absorciones-emisiones tengan lugar. Una imagen nemotécnica sugerente para recordar esto es la de un fotón como un relevista en una carrera. Según esta metáfora, el fotón "corre" a velocidad c durante su relevo, pero tarda tiempo en la entrega del testigo a otro fotón.

Entre  las muchas utilidades del láser, una muy interesante que también puede explicar el modelo fotónico, en combinación con el  efecto Doppler, es una técnica de enfriamiento de átomos denominada enfriamiento Doppler.  Es el método más común de los llamados más en general enfriamientos láser, que son un conjunto de técnicas con las que se puede conseguir que muestras atómicas o moleculares lleguen a tener temperaturas que se acercan mucho al cero absoluto, como consecuencia de la interacción entre dichas partículas y fotones de luz láser enviados hacia ellas. Todas estas técnicas tienen en común el hecho de aprovechar que cuando los átomos que se desea enfriar absorben y luego reemiten un fotón, su cantidad de movimiento cambia. Lo que se busca es que esos cambios en la cantidad de movimiento de las átomos globalmente impliquen una disminución de la energía cinética media del conjunto de ellos.

Para producir concretamente el enfriamiento Doppler se tiene en cuenta que la luz láser que puede incidir sobre un átomo es vista por éste con una frecuencia mayor (desviada hacia el azul) siempre que el fotón y ese átomo se estén aproximando entre sí y con una frecuencia menor (desviada hacia el rojo) si el fotón persigue al átomo avanzando en el mismo sentido que dicho átomo. Sabiendo esto, para enfriar por ejemplo, un gas atómico, se le aplican sendos haces de luz láser en una misma dirección, pero en dos sentidos opuestos, y de  frecuencia ligeramente inferior a la una transición electrónica de los átomos de ese gas. Así resulta, teniendo en cuenta el efecto Doppler, que sólo átomos que se muevan en sentido opuesto al de los fotones podrán absorberlos, de modo que en cada absorción la cantidad de movimiento del átomos absorbente disminuye en un valor igual al momento que tenía el fotón absorbido. Después de cada absorción, ese átomo se encuentran en estado excitado y tiende a relajarse emitiendo espontáneamente otro fotón con la misma cantidad de movimiento. Pero dicha emisión tiene lugar en una dirección aleatoria (recuérdese que la emisión espontánea tiene lugar en todas las direcciones) y, por tanto, al considerar a muchos átomos, el resultado global de los procesos de absorción y emisión de todos ellos es una reducción de la velocidad del media del conjunto.

Los dibujos siguientes (fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Doppler_laser_cooling.svg), ilustran esquemáticamente estos conceptos: 1. Para un átomo estacionario el láser no está desplazado ni al rojo ni al azul: Por tanto, ese átomo no absorbe el fotón. 2. Para un átomo que está moviéndose en el mismo sentido que el láser, este está desplazado hacia el rojo. Ese átomo tampoco absorbe el fotón. 3.1 Para un átomo que está moviéndose hacia el láser, éste está desplazado hacia el azul. Ese átomo sí absorbe el fotón, frenándose (el átomo) como consecuencia de ello. 3.2 En la absorción de ese fotón se excita ese átomo: Se produce un salto electrónico a un estado de energía superior. 3.3 Seguidamente, ese átomo se relaja emitiendo otro fotón de la misma cantidad de movimiento en una dirección aleatoria.