Elemente haben mehr als eine Spektrallinie, weil Elektronen mehr als einen angeregten Zustand im Atom einnehmen können. Erregte Zustände entsprechen unterschiedlichen Energiemengen. Wenn das Elektron also zwischen verschiedenen Zuständen fällt, wird die Energie ausgegeben entspricht mehr als einer Spektrallinie.
Spektrallinien stammen aus der Quantenmechanik von Atomen. Die Energiemenge, die in den Elektronen in einem Atom enthalten ist, bestimmt, wo dieses Elektron umkreist. Größere Energien führen zu höheren Energieniveaus. Die Quantenmechanik ist wichtig, weil die Energieniveaus von Elektronen in einem Atom "quantisiert" sind, das heißt, das Elektron kann nur bestimmte Energien haben. Die Energien werden durch ganzzahlige Vielfache der Grundzustandsenergie getrennt.
Betrachtet man ein Wasserstoffion (ein Proton und ein Elektron), kann das einzelne Elektron mehrere verschiedene Energieniveaus haben, je nachdem, wie viel Energie im Elektron steckt. Obwohl die einzelnen Energieniveaus den gleichen Abstand haben, gibt es eine unterschiedliche Energie, die mit dem Abfallen vom zweiten zum ersten Energieniveau oder vom zweiten bis zum Grundzustand verbunden ist.
Emissionsspektren stammen aus einer Sammlung vieler verschiedener Atome eines elementaren Gases. Daher sinkt in einigen Atomen das Elektron um ein Energieniveau, während das Elektron in anderen Atomen um zwei, drei oder mehr Energieniveaus sinkt. Das Ergebnis ist, dass in den Emissionsspektren mehr als eine Spektrallinie auftaucht.
