Po podgrzaniu lub wystawieniu na działanie energii elektrycznej, elektrony w atomach danego pierwiastka zyskują energię i przenoszą się na wyższy poziom energii lub orbitę; nie utrzymują tej pozycji, lecz ponownie emitują energię jako światło o określonej długości fali, generując kolor. W przypadku elementów w stanie stałym lub ciekłym to światło pojawia się zwykle jako tęcza, podczas gdy elementy w stanie gazowym ujawniają widma emisji atomowej, konkretne pasma barw wytwarzanych przez te elementy określonej konfiguracji elektronów.
Gdy atom jest ogrzewany, zyskuje energię. Energia ta jest pochłaniana przez elektrony i powoduje przejście do wyższych poziomów energii lub orbitali. Elektron następnie spada z powrotem do pierwotnego poziomu energii, uwalniając foton o długości fali, która odpowiada energii uzyskanej, a następnie straconej przez elektron.
Widmo emisyjne danego elementu to charakterystyczne długości fal światła wytwarzanego przez atomy tego pierwiastka po ogrzaniu go jako gazu. Te długości fal są charakterystyczne, ponieważ różne konfiguracje elektronów w różnych atomach powodują emitowanie różnych długości fal światła. Długość fali dominującej w widmie emisyjnym elementu określa, jaki kolor widzisz, gdy ten element jest ogrzewany jako gaz.
