能量足够大，电子可能会逃离原子核的束缚吸引，成为自由电子。这程序称为 。逆反过来，一个跃迁至较低能级的电子，会发射一个能量等于能级差额的光子。由于原子内的电子能级是离散的，每一种原子只能发射和吸收它的特征频率的光子。综合在一起，这些效应解释了光波的吸收光谱。在介质内的原子，因为吸收不同频率的光波，造成了光谱的"暗线"。光波所通过的介质的组成成分，决定了吸收光谱的表征。举例而言，一个遥远的恆星的光谱，其暗线与恆星的大气尘的原子组合有关．这些暗线对应于原子的容许能级。类似的现象也会发生于光波的发射．当电子从