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α为吸收系数，d为薄膜厚度，R为反射率，薄膜背面的反射可以忽略。
泵浦光可以引起α和R的变化
两边同除以Iprobe(d)并且假定 ，我们可以得到
我们所使用的有机材料中R小于0.1并且ΔR/R<10-6, △T/T在10-3—10-5范围内，所以第二项与 相比非常小所以可以忽略
在薄膜中，
这一关系只在薄膜中是成立的，在薄膜中泵浦光是均匀吸收的，在整个薄膜中 是均衡分布的。此外，我们假定泵浦光与探测光是完全重叠的并且忽略光场的三文分布。
假设有N个光子被薄膜吸收，激发了N个电子空穴对，则
式中 为一个电子空穴对的有效吸收横截面。这一表达式对其他类型的光激发也是成立的，可以被写为
式中，λ为探测光波长，Nex为光激发态粒子数密度，σ(λ)为在探测波长λ下的吸收截面。
实验中泵浦光是在 的参考频率下调制的， 也是受调制的并且它的相位也取决于调制频率。为了找到 依赖于频率的变化关系，我们假设单分子复合是在寿命 内，我们可以写出在激发态浓度N在时间t处为