原子に電子がぶつかると励起状態になります。
このとき原子の電子配列は不安定なものになっており、安定な状態に戻る際にエネルギーとしてその原子特有の光を放射します。
その光を分光器に通すとある特定の長さの波長の光だけが現れます。
これを線スペクトルといいます。
線スペクトルの波長は以下のように表せます。
λ=R(1/m-1/n)
Rはリュードベリ定数、ｍは1～4、ｎはm+1以上。
n=1のときライマン系列（波長が380nm以下）
n=2のときパルマー系列（波長が380～780nm）
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原子がとりうる線スペクトルはこの式を満たす。
線スペクトルのパターンは原子ごとに決まっており、ある星から来た光がある特定の原子の線スペクトルと等しいパターンをもっていれば、その原子がその星に存在することがわかる。