ある種の金属塩（主にアルカリ金属や アルカリ土類金属）を炎の中に入れて強く熱すると，
気化して生じた金属原子中の電子が高いエネルギー状態に励起されます。
励起状態は不安定なので，励起された電子はしばらくしてもとの基底状態に戻ります。
この電子が低いエネルギー状態に移るときに，二つの状態の間のエネルギー差に相当する
エネルギーを光として出します。 この光の波長が可視領域にあるとき，炎に金属固有の色が
ついて見えることになります。
エネルギー差ΔＥと光の振動数νの間には，
の関係があります。すなわち，エネルギーの差が小さいと光の振動数は小さくなり，
波長は長くなります。
炎光や放電などにより気体原子が発する光の線スペクトルは，ほとんど単色光の
きわめて幅の狭い多くの線からなっており，輝線スペクトルという。
この発光は，原子の外殻電子の定常エネルギー状態間の遷移にもとづくものであり，
スペクトル線の波長は原子に固有なものである。
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