Cada elemento absorbe o emite luz de manera diferente a otros elementos, pero siempre en su propio patrón de longitud de onda distinto. Cuando Gustav Kirchhoff, a mediados del siglo XIX, inventó la espectroscopia, notó que los gases más fríos frente a los gases más calientes absorbían la luz del gas más caliente. Esto dio un espectro de absorción. Donde el metal se calentó hasta la incandescencia, irradió luz a través del espectro continuo, pero las partes más frías de los elementos absorbieron la luz y crearon un espectro de absorción. Las líneas para los mismos elementos están siempre en el mismo lugar, ya sea un espectro de absorción o emisión. La diferencia tiene que ver si el elemento se está calentando o enfriando.
El patrón de longitud de onda emitido por cada elemento está relacionado con las capas de electrones en el átomo del elemento. Si el elemento se está enfriando, los electrones saltarán hacia el estado fundamental creando un espectro de emisión. Si los elementos se calientan, absorberán la luz y saltarán a las capas externas y crearán un espectro de absorción. Las líneas en el espectro de absorción son oscuras porque ese elemento utiliza esa longitud de onda particular de luz para ser absorbida para saltar a capas más altas en su átomo.