原子与外加辐射场的相互作用有三种形式，NTP服务器原子谐振的自发辐射，原子通过自发发射光子，从能量较高的激发态回到能量较低的低能态。

    NTP服务器原子谐振的受热辐射，原子受频率的外加辐射场的作用，由高能态过渡到低能态，并发射一个光子。受激辐射的一个重要特征就是发射出的光子与激励辐射场属于同一个模，因此在模的宽度范围内具有相同的频率，相位，传输方向和偏振方向。共振吸收，原子受外加辐射场的作用由低能态跃迁到高能态，同时从外加辐射场吸收一个光子。

    原子在外加辐射场的作用下受辐射或共振吸收通称为原子谐振。它与电子电路的谐振含义有相似之处，但又有本质的不同，因此为原子谐振响应不是连续的，而是量子化的。单个原子的吸收或发射电磁波的能量是非常微弱的，无法加以利用，需要大量原子吸收或发射电磁波以达到足够能量才可用于原子频标。

    通常情况下，原子集合中原子数按能级的分布遵守波耳兹曼分布律。如果把这些原子放到等于原子谐振频率的外加辐射场中，这些原子将会谐振，约一半的原子吸收辐射场的能量跃迁到高能级，而又有约一半的原子发射能量回到低能级，这样虽然每个原子都有谐振，但是净效应等于零，无法加以利用。因此为了观测到原子的谐振，必须设法改变原子集合中高低能级上原子的相对数量，使它们在辐射场中净效应是能量的发射或是能量的吸收。