Elektroner er arrangeret i skaller omkring kernen af et atom, hvor hver skal svarer til et bestemt energiniveau. Den inderste skal, kendt som K-skallen, har den laveste energi, efterfulgt af L-skallen, M-skallen og så videre. Inden for hver skal er der underskaller betegnet med bogstaverne s, p, d og f.
Når en elektron absorberer en foton med tilstrækkelig energi, kan den exciteres fra sit nuværende energiniveau til et højere energiniveau. For eksempel kan en elektron i K-skallen absorbere en foton og gå over til L-skallen. Denne overgang svarer til, at elektronen bevæger sig til en højere energitilstand.
Det er værd at bemærke, at de specifikke energiovergange, der kan forekomme, og de tilsvarende bølgelængder af absorberede fotoner, bestemmes af atomets elektroniske struktur og energiniveauforskelle. Hvert grundstof har sit karakteristiske sæt af tilladte energiovergange, som giver anledning til dets unikke atomspektrum.
Efter at have absorberet en foton, vender en exciteret elektron typisk tilbage til sin grundtilstand eller en lavere energitilstand ved at frigive den absorberede energi i form af en foton eller gennem ikke-strålingsprocesser såsom intern omdannelse eller kollisionsde-excitation.