Vì khi một electron của nguyên tử chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn thì nó phát ra một photon với năng lượng bằng hiệu năng lượng giữa hai mức năng lượng. Hiệu năng lượng này có giá trị càng lớn thì photon phát ra có năng lượng càng cao. Mà mỗi photon có năng lượng xác định ứng với một ánh sáng có bước sóng xác định, do đó nguyên tử  có thể phát xạ quang phổ vạch.