在强激光场作用下的自由电子经过三个步骤的运动后回到基态，发射出高次谐波。强激光场中高次谐波如，其强度随阶数变化。前些阶段能量随阶数衰减快，接着曲线基本上是一个平台即有相同的强度，然后曲线达到*大值，其值为Ip+3.17Up此处/p为自由电子的内部能量，3.17UP为自由电子在激光场中所获得的*大动能（Up为自由电子在激光场中获得的平均动能）。*后，强度随阶数迅速衰减。虽然从理论上讲，高次谐波可以由含时的薛定谔方程来解释，然而“三步经典模型”为研究高次谐波提出了一个简单的、直观的新方法。现在，对高次谐波的研究变成了物理原子与激光场作用的领域中一个发展*快的课题。
为研究高次谐波，需了解自由电子在强激光场中的运动图像（如）若没有加激光场，自由电子的势如中的曲线1.若加入强激光场，如图，在某一时刻，所加强激光场的势如直线2将曲线1与直线2相叠加，所得到的势如曲线3形成一个势垒。此时，电子在强激光场的作用下脱离原子核运动，由于隧道效应，自由电子贯穿势垒即**步（如直线4），穿出势垒时速度为零。然后成为自由电子，在强激光场的作用下加速运云力，直至激光场方向相反，自由电子又重新向原子核运动（如曲线5），是第二步。*后，自由电子运动至原子核上方处，重新与原子核结合，回到基态（如直线6），此时自由电子将发射高次谐波以带走多余的动能。
为简化模型，我们讨论在一维空间中运动的原子。如果激光场的变化为E0）sw0f，自由电子被洛伦兹力驱动，在一般强度下被激光场内部驱动的控制下离开核。但是过一段时间以后，激光场方向相反，自由电子再被加速返回核。当自由电子重新碰到核，可以重新结合，发射高次谐波以带走多余的能量，回到内部的位置，我们可以把自由电子的运动看作完全经典的振动。
自由电子的位移与原子核遵守着经典的牛顿运动方程：=E0Cswt）t/+V/t~+XiVi和Xi为内部的速度和位置。
假设t时V/我们所需要的是速度和动能（当电子与核重新结合时的动能）。这很容易确定。下面我们讨论电子在结合力作用下在X方向的运动。为了进一步简化模型，可以使0=1，则由从而能量E与时刻t的关系转变成能量E0与时间差t的关系。（1）式，得由（4）式，得由（5）式，得如果自由电子在时刻t时返回核，那么位移X为0由此条件可以得到其中r=t一t0为返回时间。方程（10）给出了发射高次谐波的时刻t与返回时间t的关系。
由（9）式，得由（10）式，也可解得由此可以证明，自由电子的运动与单摆的振动有些类似，自由电子在原子核左右来回振动，在位移为零时，速度达到*大值。
通过计算发现自由电子在激光场中获得的*大动能约为3.17Up.在能量与时间的关系上可以看到，有一个能量*大的峰值，对应的能量为Ip+3.17Up而其他的峰值代表着不同的能量，对应着不同的位移和能量的可能性。自由电子发射的高次谐波都带有能量，位移不同，能量也不一定相同。峰值相近（相差不多）的，对应高次谐波上平台的一段。
经以上推导发现，自由电子在强激光场中运动时所获*大动能为3.17Up放出的高次谐波能量为Ip+3.17Up.这是由经典牛顿运动方程得出的结论，而且与量子力学方法中数值模拟所得到的结果相一致。由此验证了使用此简化模型的正确性，从而也加深理解了发射高次谐波的物理图像。
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