每一种
化学元素都会在几个对应于能阶轨道的特定波长上产生吸收线,因此吸收谱线可以用来鉴定气体或液体中所含的元素。这种方法也可以用在不可能直接去测量的
恒星和其他的气体上出现的现象。
原子和
分子在吸收特定的能量后会改变状态。原子的状态是由
电子在
原子轨道上的位置来决定。在某一个轨道上的电子在吸收一个能量相等于两条轨道的能量差异的
光子之后,可以被激发到能量较高的轨道上。
在分子和原子的状态,激发态都不能维持:经历很短的一段随机的时间,被激发的原子和分子就会回到原来能量较低的状态。在原子,被激发的电子释放出一个光子,回到能量较低的轨道;在分子,震动或转动减缓,也会释放出一个光子。
当这些衰减发生时,释放出的光子无须以原来的方向前进,而是随意的向各处散发,最普通的状况是与原来的光子方向成45度角。这是用于气体放在观测者和光源之间的任何一种情况:观测者将在光谱频率中看见一个波长与被吸收的能量一致的空隙,尽管对应于这些空隙的光子被再发射出来,但是再发射的光子是向着四面八方散射的,并且不太可能循着原来的路径,因此观测者看不见这些光子。这个空隙在光谱频率上会呈现
黑色。