هر عنصری ساختار اتمی متفاوتی با بقیه عناصر دارد که باعث می شود مجموعه ای از طول موج های متفاوت را تولید کند (یا جذب کند). این نتیجه رفتار الکترون ها (ذرات ریزی که هسته های خیلی سنگین تر را احاطه کرده اند) است که بین مدارهای مختلف می پرند و طیف منحصر به فردی برای یک عنصر تولید می کنند.
موقعی که نور (یا هر انرژی دیگر) به وسیله اتم جذب می شود، یک الکترون از مدار پایین انرژی به مدار بالاتر انرژی می پرد. موقعی که یک الکترون به مدار با انرژی کمتر برمی گردد، نور (یا تابش های الکترومغناطیسی دیگر) تولید می شود. واقعاً بسیاری از مدارهای با انرژی بالا وجود دارند که یک الکترون می تواند در آنها حرکت کند. بنابراین شما می توانید نور ساطع شده در چندین طول موج مختلف را به دست آورید. تفاوت بزرگ تر در انرژی مدارها، طول موج کوتاه تر نور تولید شده (یا جذب شده) است.