Πώς το φως εκπέμπεται από τη καθορισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων στα άτομα
Τα άτομα επιθυμούν
να εκπέμψουν και να απορροφήσουν τα φωτόνια των ιδιαίτερων συχνοτήτων. Ποιες
συχνότητες ευνοούνται εξαρτώνται από το είδος ατόμου. 
Ένα άτομο αποτελείται από έναν βαρύ
πυρήνα που περιβάλλεται από τα ελαφριά ηλεκτρόνια.
Ένα άτομο υδρογόνου έχει ένα ηλεκτρόνιο. Ένα άτομο ηλίου έχει βαρύτερο πυρήνα
και δύο ηλεκτρόνια. Ένα άτομο λίθιου έχει ακόμα βαρύτερο πυρήνα και τρία
ηλεκτρόνια... Ένα άτομο οξυγόνου έχει οκτώ ηλεκτρόνια...
Ένα μόριο αποτελείται από δύο ή περισσότερα άτομα που ενώνονται από κοινού.
Χοντρικά, κάποιος μπορεί να σκεφτεί τα
ηλεκτρόνια όπως όντας στις τροχιές σε ένα άτομο ή ένα μόριο. Αλλά μόνο ορισμένες
τροχιές επιτρέπονται. Για αυτόν τον λόγο, το άτομο μπορεί να έχει μόνο ορισμένες
ενέργειες. (Οι ενέργειες των ατόμων μετριούνται συνήθως
ηλεκτονιοβολτ, eV.) Οι ενέργειες μπορούν να
διευκρινιστούν με ένα διάγραμμα:
.
Το παράδειγμα που παρουσιάζεται είναι για το υδρογόνο, αλλά κάθε είδος ατόμου ή
μορίου έχει τη δομή ενεργειακών επιπέδων του.
Αυτή η εικόνα παρουσιάζει τέσσερα χαμηλότερα ενεργειακά επίπεδα. Υπάρχουν περισσότεροι.
Οι ενέργειες επάνω από την μπλε γραμμή (~ 13,6 eV) είναι δυνατές επίσης. Αυτός αντιστοιχεί στην αφαίρεση του ηλεκτρονίου από το άτομο υδρογόνου (ιονίζοντας το άτομο, που κάνει το ένα ιόν). Οι ενέργειες για ένα ηλεκτρόνιο που δεν είναι συνδεμένο με το άτομο μπορούν να είναι τίποτα. Κατά συνέπεια οποιαδήποτε ενέργεια επάνω από την ενέργεια ιονισμού επιτρέπεται. Προς το παρόν παραμελούμε αυτό για να κρατήσουμε τη συζήτηση απλή.
Ένα άτομο σε ένα από τα "συγκινημένα"
επίπεδά του μπορεί να φτάσει σε ένα χαμηλότερο επίπεδο με την εκπομπή ενός
φωτονίου.
. 
Η ενέργεια μεταφέρεται από το φωτόνιο. Κατά συνέπεια η ενέργεια του φωτονίου είναι η διαφορά
ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου = (ενέργεια ατόμων πριν) - (ενέργεια ατόμων μετά από)
Σε αυτήν την
περίπτωση, η ενέργεια 1,88 eV αντιστοιχεί σε ένα μήκος κύματος 653
nm.
(Αυτό το ιδιαίτερο είδος φωτός είναι κόκκινο και καλείται χ-άλφα φως.) Κάποιος
μπορεί να πάρει μια διαφορετική άποψη
του ήλιου με τη φωτογράφιση του στο χ-άλφα φως. 
Ένα άτομο στο επίγειο κράτος του ή σε
ένα από τα συγκινημένα κράτη του μπορεί να απορροφήσει ένα περνώντας φωτόνιο της
σωστής ενέργειας και να αυξηθεί σε ένα υψηλότερο ενεργειακό κράτος:
απορρόφηση φωτονίου
εκπομπή φωτονίου
Σημειώστε ότι το περνώντας φωτόνιο πρέπει να είναι ακριβώς το σωστό χρώμα
ή δεν μπορεί να απορροφηθεί.
ενέργεια του απορροφημένου φωτονίου = (ενέργεια ατόμων μετά από) - (ενέργεια ατόμων πριν)
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια
απλούστερη εικόνα με τα βέλη για να επεξηγήσουμε αυτές τις διαδικασίες:
Εάν εξετάζετε ένα
πυκνό αέριο, τα φωτόνια που βλέπετε έχουν αναπηδήσει περίπου τόσο μεγάλο μέρος
ότι βλέπετε την ακτινοβολία σε μια συνεχή σειρά των μηκών κύματος, συχνά κοντά
σε ένα blackbody φάσμα. 
Αλλά εάν εξετάζετε ένα λεπτό, διαφανές αέριο, κατόπιν μπορείτε να δείτε τα φωτόνια που προέρχονται σε σας άμεσα από ένα εκπέμποντας άτομο.
- Ένα καυτό αέριο
- εκπέμπει τα φωτόνια με τα χαρακτηριστικά μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις μεταβάσεις μεταξύ των διαφορετικών ενεργειακών επιπέδων των ατόμων ή των μορίων στο αέριο.
- Αυτό οδηγεί στις φωτεινές γραμμές στο φάσμα.
- Εάν εξετάζετε
μια καυτή πηγή που εκπέμπει τη συνεχή ακτινοβολία και υπάρχει ένα δροσερό
αέριο με τον τρόπο, έπειτα
- το δροσερό αέριο απορροφά τα φωτόνια με τα χαρακτηριστικά μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις μεταβάσεις μεταξύ των διαφορετικών ενεργειακών επιπέδων των ατόμων ή των μορίων στο αέριο.
- Αυτό οδηγεί στις σκοτεινές γραμμές στο φάσμα.