Khi bị đốt nóng hoặc tiếp xúc với điện, các electron trong nguyên tử của một nguyên tố nhất định sẽ thu được năng lượng và chuyển lên quỹ đạo hoặc mức năng lượng cao hơn; chúng không duy trì vị trí này mà phát lại năng lượng dưới dạng ánh sáng có bước sóng cụ thể, tạo ra màu sắc. Đối với các nguyên tố ở trạng thái rắn hoặc lỏng, ánh sáng này thường xuất hiện dưới dạng cầu vồng trong khi các nguyên tố ở trạng thái khí bộc lộ quang phổ phát xạ nguyên tử, các dải màu cụ thể được tạo ra bởi cấu hình electron cụ thể của nguyên tố đó.
Khi một nguyên tử bị đốt nóng, nó sẽ thu được năng lượng. Năng lượng này được hấp thụ bởi các electron và nó khiến chúng di chuyển lên các mức năng lượng cao hơn hoặc các obitan. Sau đó, electron giảm trở lại mức năng lượng ban đầu của nó, giải phóng một photon có bước sóng tương ứng với năng lượng thu được và sau đó bị mất đi bởi electron.
Quang phổ phát xạ của một nguyên tố cụ thể là bước sóng đặc trưng của ánh sáng do các nguyên tử của nguyên tố đó tạo ra khi bị đốt nóng dưới dạng khí. Các bước sóng này là đặc biệt bởi vì các cấu hình electron khác nhau trong các nguyên tử khác nhau gây ra các bước sóng ánh sáng khác nhau được phát ra. Bước sóng nào chiếm ưu thế trong quang phổ phát xạ của một nguyên tố sẽ quyết định màu sắc bạn nhìn thấy khi nguyên tố đó bị nung nóng dưới dạng khí.
