Základný a excitovaný stav
Základný stav je stav, v ktorom elektróny obsadzujú orbitály s najnižšou možnou energiou podľa pravidla minimálnej energie. Atóm je v ňom stabilný a odpovedajú mu všetky predošlé konfigurácie.
Excitovaný stav nastane, keď atóm prijme energiu, napríklad zahriatím alebo osvetlením, a elektrón preskočí na vyššiu energetickú hladinu. Takýto stav je nestály. Elektrón sa vráti na nižšiu hladinu a rozdiel energií sa vyžiari, veľmi často vo forme svetla.
Elektrón nemôže preskočiť o ľubovoľne malý kúsok, pretože medzi hladinami nič nie je. Skok má presne danú veľkosť, a preto má presne danú energiu aj vyžiarené svetlo. Energia svetla určuje jeho farbu, takže každý prvok vyžaruje svetlo vlastných farieb podľa toho, aké rozostupy majú jeho energetické hladiny.
Na tomto princípe stojí niekoľko bežných javov. Farebnosť ohňostroja zabezpečujú soli rôznych kovov: sodík svieti oranžovo, meď zelenomodro, stroncium červeno a draslík fialovo. To isté sa využíva pri plameňovej skúške v laboratóriu. Oranžové pouličné osvetlenie sú sodíkové výbojky, svetlo reklamných trubíc pochádza z excitovaného neónu a polárna žiara vzniká excitáciou kyslíka a dusíka vo vysokej atmosfére časticami zo Slnka.
S emisnými spektrami je spojený aj objav hélia. V roku 1868 našli astronómovia v spektre Slnka počas zatmenia čiaru, ktorá nepatrila žiadnemu známemu prvku. Prvok dostal názov podľa gréckeho Helios, teda Slnko, a na Zemi ho izolovali až o dvadsaťsedem rokov neskôr. Ide teda o prvok objavený na Slnku skôr, než ho ktokoľvek našiel tu.