在量子力學框架下，原子的能量分佈並不是連續的，而是分立的一個個能級。就像一個個臺階一樣，這些臺階並不是等間距的，而是滿足特定的公式。原子在不同的能級之間可以發生躍遷，即從這個臺階跳到那個臺階。臺階越高則能量越高，即原子需要吸收能量，臺階越低則能量越低，原子將會釋放能量，通常以光子的形式放出能量，即釋放電磁波，包括可見光在內。我們看到的各種光線，實際上就是原子從激發態躍遷到基態等過程中釋放的。

原子從激發態到基態的躍遷有很多種，具體看是什麼原子。

典型的如氫原子，從激發態到基態躍遷，會相應發出光子，對應不同的頻率，即形成氫原子譜線。根據發現者的名字命名，氫原子光譜可以有拉曼系、巴爾末系、帕型系、布拉開系、普方德系等等，對應氫原子能級從n=1 到n=其他，從n=2到n=其他，……等等。物理中，又可以用字母來描述。這些氫原子光譜對應不同波段，覆蓋從紫外波段到遠紅外波段。對於其他原子，同樣存在類似的光譜，只是對應的波段不一樣而已。

因此，如果用一束光把原子發到激發態，那麼它躍遷回來就會釋放光線。只有特定能量的光子，即滿足原子能級躍遷基本原理，才能被原子吸收，不同的原子吸收或放出的光譜線完全不一樣。為此，可以用x射線作為光源，來研究物體的吸收譜和標識譜，從而標定材料中不同的原子，根據普權重分析就可以得到原子的相對比例，這是分析物質成分的一種非常合適的方法。

第二種躍遷型別，好像教科書上一般不提，但事實上應用也是比較多的，就是“發射核外電子躍遷”的退激型別。這稱為“俄歇發射”，這種電子稱為“俄歇電子”。“俄歇電子”的能量也是“分立”的，體現了原子能級的“分立性”。但這種電子的來源，是原子的“外層電子”，所以能量比較低。

然而，需要將“俄歇電子”與“內轉換電子”區分開來。“內轉換電子”是指原子核處於激發態時，不透過發射光子（γ光子）退激，而是發射原子的內層電子來退激的，這被稱為“內轉換效應”，但絕對不能理解為“內光電效應”（原子核發射一個光子，光子再把一個原子的內層電子打出）。內轉換電子的能量都是大於俄歇電子的能量的，也是分立譜。

在發生“內轉換效應”後，由於原子的內層電子被髮射出去了，原子就處於“激發態”，也會透過發射光子或電子（俄歇電子）退激。這時，會出現既有“內轉換電子”發射，也有“俄歇電子”發射的現象。