Quando um átomo absorve um fóton de UV ou de luz visível, a energia desse fóton pode excitar um dos elétrons desse átomo para um nível energético mais alto. Este movimento de um elétron de um nível energético mais baixo para um nível energético mais alto, ou de um nível mais alto de volta para um nível mais baixo é chamado de transição. Para que uma transição ocorra, a energia do fóton absorvido deve ser maior ou igual à diferença de energia entre os 2 níveis energéticos. No entanto, quando o elétron está no nível energético mais alto e excitado, ele ocupa uma posição mais instável em comparação ao seu estado anterior. Sendo assim, o elétron vai, rapidamente, voltar para o nível energético mais baixo. Ao fazer isso, ele emite um fóton com uma energia igual à diferença dos níveis energéticos. As transições de energia dos elétrons de cada elemento são únicas e diferentes umas das outras. Portanto, analisando as cores de luz emitidas por um determinado átomo, podemos identificar tal elemento com base em seu espectro de emissão. A imagem abaixo mostra os espectros de emissão do sódio e do cálcio: