전자가 외부에서 빛이나 에너지를 받으면 들뜬 상태가 되며 높은 준위의 궤도로 올라간다. 이 전자는 곧 자신의 원래 위치로 돌아갈 때 궤도 간 에너지 차이만큼의 에너지를 가지는 빛을 방출한다. 이때 방출되는 빛의 스펙트럼을 방출 스펙트럼이라 한다. 다음의 에너지 공식에서 에너지의 차이를 알 수 있다.

E=hf (E: 광자가 가지는 에너지, h: 플랑크 상수, f: 주파수)

이 에너지 차에 의해 빛의 주파수가 결정되는데 이것은 방출 스펙트럼이 특정한 색을 나타내는 것을 의미한다.