Elementy mają więcej niż jedną linię widmową, ponieważ elektrony mogą zajmować więcej niż jeden stan wzbudzony w atomie. Stany wzbudzone odpowiadają różnym ilościom energii, więc kiedy elektron spada między różnymi stanami, energia given off odpowiada więcej niż jednej linii widmowej.
Linie spektralne pochodzą z mechaniki kwantowej atomów. Ilość energii zawartej w elektronach w atomie decyduje o tym, gdzie orbituje ten elektron. Większe energie powodują wyższy poziom energii. Mechanika kwantowa jest ważna, ponieważ poziomy energii elektronów w atomie są "kwantyzowane", co oznacza, że elektron może mieć tylko określone energie. Energie są rozdzielane przez całkowite wielokrotności energii stanu podstawowego.
Biorąc pod uwagę jon wodoru (jeden proton i jeden elektron), pojedynczy elektron może mieć kilka różnych poziomów energii, w zależności od tego, ile energii znajduje się w elektronach. Chociaż poszczególne poziomy energii są w tej samej odległości od siebie, istnieje inna energia związana z upuszczaniem z drugiego do pierwszego poziomu energii lub z drugiego aż do stanu podstawowego.
Widma emisji pochodzą ze zbioru wielu różnych atomów pierwiastkowego gazu. Dlatego w niektórych atomach elektron spada jeden poziom energii, podczas gdy w innych atomach elektron spada dwa, trzy lub więcej poziomów energii. W rezultacie w widmach emisyjnych pojawia się więcej niż jedna linia widmowa.
