Atunci când sunt încălzite sau expuse la electricitate, electronii din atomii unui element dat câștigă energie și trec la un nivel de energie mai mare sau pe orbită; ele nu păstrează această poziție, ci emită din nou energia ca lumină a unei lungimi de undă specifice, generând culoare. Pentru elementele în stare solidă sau lichidă, această lumină apare în general ca un curcubeu, în timp ce elementele într-o stare gazoasă le dezvăluie spectrele de emisie atomică, benzile specifice de culoare produse de elementele respective de configurație electronică.
Când un atom este încălzit, el câștigă energie. Această energie este absorbită de electroni și îi determină să se deplaseze la niveluri mai ridicate de energie sau orbitale. Apoi, electronul revine la nivelul inițial de energie, eliberând un foton cu o lungime de undă care corespunde energiei câștigate și apoi pierdută de electron.
Spectrul de emisie al unui element particular este lungimile de undă caracteristice ale luminii produse de atomii acelui element atunci când este încălzită ca gaz. Aceste lungimi de undă sunt distinctive, deoarece diferitele configurații de electroni în atomi diferiți produc diferite lungimi de undă de lumină care urmează să fie emise. Care lungime de undă predomină în spectrul de emisie al unui element, va determina ce culoare vedeți când elementul este încălzit ca gaz.
