Elektrony w atomach pierwiastków pod wpływem wysokiej temperatury przechodzą w stan wzbudzenia. Polega on na przeskoku elektronu z niższego poziomu energetycznego orbitalu na wyższy i towarzyszy temu emisja promieniowania o różnej długości fali. Niektóre długości odpowiadają długości fal świetlnych i w takim przypadku metale emitują światło widzialne.
Między orbitalami różnych podpowłok występują przerwy energetyczne. Dzięki dostarczeniu odpowiedniej energii elektrony mogą przemieszczać się na wyższe poziomy energetyczne.