Quando vengono riscaldati o esposti all'elettricità, gli elettroni negli atomi di un dato elemento ottengono energia e si spostano su un livello o orbita di energia superiore; non mantengono questa posizione ma riemettono l'energia come luce di una specifica lunghezza d'onda, generando colore. Per gli elementi in uno stato solido o liquido, questa luce appare generalmente come un arcobaleno mentre gli elementi in uno stato gassoso rivelano il loro spettri di emissione atomica, le specifiche bande di colore prodotte da quella particolare configurazione elettronica degli elementi.
Quando un atomo viene riscaldato, guadagna energia. Questa energia viene assorbita dagli elettroni e li fa muovere verso livelli di energia o orbitali più elevati. L'elettrone quindi ridiscende al suo livello di energia originale, rilasciando un fotone con una lunghezza d'onda che corrisponde all'energia guadagnata e quindi persa dall'elettrone.
Lo spettro di emissione di un particolare elemento è la lunghezza d'onda caratteristica della luce prodotta dagli atomi di quell'elemento quando riscaldata come un gas. Queste lunghezze d'onda sono distintive perché le diverse configurazioni di elettroni in diversi atomi provocano l'emissione di diverse lunghezze d'onda della luce. Quale lunghezza d'onda è predominante nello spettro di emissione di un elemento determinerà il colore che vedi quando quell'elemento viene riscaldato come un gas.
