Lorsqu'ils sont chauffés ou exposés à l'électricité, les électrons des atomes d'un élément donné acquièrent de l'énergie et se déplacent vers un niveau d'énergie ou une orbite plus élevé ; ils ne maintiennent pas cette position mais réémettent l'énergie sous forme de lumière d'une longueur d'onde spécifique, générant une couleur. Pour les éléments à l'état solide ou liquide, cette lumière apparaît généralement comme un arc-en-ciel tandis que les éléments à l'état gazeux révèlent leur spectres d'émission atomique, les bandes de couleur spécifiques produites par la configuration électronique particulière de cet élément.
Quand un atome est chauffé, il gagne de l'énergie. Cette énergie est absorbée par les électrons et les amène à se déplacer vers des niveaux d'énergie plus élevés ou des orbitales. L'électron retombe ensuite à son niveau d'énergie d'origine, libérant un photon dont la longueur d'onde correspond à l'énergie gagnée puis perdue par l'électron.
Le spectre d'émission d'un élément particulier correspond aux longueurs d'onde caractéristiques de la lumière produite par les atomes de cet élément lorsqu'il est chauffé sous forme de gaz. Ces longueurs d'onde sont distinctives car les différentes configurations d'électrons dans différents atomes provoquent l'émission de différentes longueurs d'onde de lumière. Quelle longueur d'onde est prédominante dans le spectre d'émission d'un élément déterminera la couleur que vous voyez lorsque cet élément est chauffé sous forme de gaz.
