Elementler birden fazla spektral çizgiye sahiptir, çünkü elektronlar atomda birden fazla uyarılmış durumu işgal edebilir. Heyecanlı durumlar farklı miktarlarda enerjiye karşılık gelir, böylece elektron farklı durumlar arasında düştüğünde enerji verilmiş birden fazla spektral çizgiye karşılık gelir.
Spektral çizgiler, atomların kuantum mekaniğinden gelir. Bir atomdaki elektronlarda bulunan enerji miktarı, elektronun nerede döndüğünü belirler. Daha büyük enerjiler daha yüksek enerji seviyelerine neden olur. Kuantum mekaniği önemlidir, çünkü bir atomdaki elektronların enerji seviyeleri "nicelleştirilir", yani elektron sadece belirli enerjilere sahip olabilir. Enerjiler, temel durum enerjisinin tamsayı katları ile ayrılır.
Bir hidrojen iyonu (bir proton ve bir elektron) göz önüne alındığında, tek elektron, elektronda ne kadar enerji olduğuna bağlı olarak birkaç farklı enerji seviyesine sahip olabilir. Bireysel enerji seviyeleri birbirinden ayrı olmasına rağmen, ikinciden birinci enerji seviyesine veya ikinciden temel duruma düşme ile ilgili farklı bir enerji vardır.
Emisyon spektrumları, bir elementel gazın birçok farklı atomunun bir koleksiyonundan gelir. Bu nedenle, bazı atomlarda elektron bir enerji seviyesini düşürür, diğer atomlarda ise elektron iki, üç veya daha fazla enerji seviyesini düşürür. Sonuç, emisyon spektrumunda birden fazla spektral çizginin ortaya çıkmasıdır.
