Emisja spontaniczna – emisja fotonów zachodząca wtedy, gdy elektrony znajdujące się na poziomach wzbudzonych w sposób samorzutny wracają na niższe poziomy energetyczne.

Zjawisko występuje powszechnie i odpowiada za niemal każde świecenie ciał, np. gazów rozgrzanych, wzbudzonych atomów, ciał ciekłych i stałych, a także urządzeń elektronicznych takich jak diody elektroluminescencyjne (LED).

Liczba emisji spontanicznych ciała, w którym w stanie wzbudzonym jest N atomów określona jest wzorem:

${\displaystyle {\frac {\partial N}{\partial t}}=-A_{21}N,}$

gdzie:

• ${\displaystyle A_{21}}$ jest stałym dla danego przejścia w danym atomie współczynnikiem emisji (stała wprowadzona przez Einsteina).

Przy braku nowych wzbudzeń prowadzi to do równania określającego liczbę atomów pozostających w stanie wzbudzenia:

${\displaystyle N(t)=N(0)e^{-{\frac {t}{\tau _{21}}}},}$

gdzie: ${\displaystyle N(0)}$ początkowa liczba wzbudzonych atomów, ${\displaystyle \tau _{21}}$ jest czasem życia i wiąże się ze współczynnikiem ${\displaystyle A,\tau _{21}=(A_{21})^{-1}.}$

Inne sposoby emisji fotonów:

• emisja wymuszona
• promieniowanie elektromagnetyczne cząstek obdarzonych ładunkiem podczas hamowania, przyspieszania, zmiany kierunku ruchu np. promieniowanie cyklotronowe, promieniowanie synchrotronowe, promieniowanie Czerenkowa.