Hvert grunnstoff har et spesifikt sett orbitaler for sin elektronkonfigurasjon. Disse orbitalene har energinivåer og sprang mellom disse energinivåene som er unike for samme grunnstoff og forskjellig for ulike atomnummere. Når et elektron eksiteres, dvs. tilføres energi fra et foton og går til et ledig høyere orbital vil dette kreve en fast energimengde som er lik energispranget mellom disse orbitalene. Atomer i et høyere orbital vil raskt gå til et lavere orbital dersom dette har en ledig plass, og vil da tilsvarende avgi et foton med en energi lik energispranget mellom orbitalene. Fotonets energi tilsvarer en spesifikk frekvens og bølgelende (=farge i det synlige området).