Emisi spontan adalah sebuah proses dimana sebuah sumber cahaya seperti atom, molekul atau nukleus yang berada pada keadaan eksitasi (excited state) mengalami transisi menuju kedaan dasarnya (ground state) dan memancarkan foton. Emisi spontan dari cahaya merupakan proses mendasar yang memainkan peranan penting dalam banyak fenomena alam dan membentuk dasar dari banyak aplikasi seperti layar televisi, laser dan light emitting diode.
Ketika sebuah elektron berada pada keadaan eksitasi dengan energi E2, akan ada kemungkinan bahwa atom tersebut akan mengalami keruntuhan secara spontan menuju keadaan dasarnya dengan energi E1, melepaskan perbedaan energi antara dua keadaan sebagai sebuah foton. Dimana foton tersebuat akan memiliki frekuensi ω dan energi 
.
atau
Dimana 
adalah konstanta Dirac, 
adalah konstanta Planck yang samadengan 6,63 x 10-34 J.s. fase dari sebuah foton pada emisi spontan adalah acak sama halnya dengan perambatan fotonnya. Diagram tingkat energi yang menggambarkan proses emisi spontan digambarkan sebagai berikut:
jika jumlah sumber cahaya pada keadaan eksitasi adalah N, maka laju peruntuhan N adalah:
dimana 
adalah kebolehjadian untuk emisi secara spontan. Konstanta A21 biasa disebut Koefisien A Einstein, dan memiliki satuan s-1 . persamaan di atas dapat disederhanakan sehingga memberikan:
dimana N(0) adalah jumlah awal dari sumber cahaya yang terletak pada keadaan eksitasi, t adalah waktu dan Γrad laju adalah peruntuhan radiatif dari transisi. Jadi jumlah atom pada keadaan eksitasi runtuh secara eksponensial terhadap waktu. Setelah satu waktu hidup, jumlah keadaan eksitasi menurun menjadi 36,8 % dari jumlah awalnya ( 
kalinya). Laju peruntuhan radiatif Γrad sebaliknya proporsional terhadap waktu hidup τ12 :
