Các nguyên tử của một nguyên tố nhất định chỉ có thể phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng có bước sóng nhất định. Các nguyên tố khác nhau phát ra và hấp thụ các bức xạ có bước sóng khác nhau. Vì sao lại như vậy?

Quang phổ là một dải màu sắc được tạo ra khi ánh sáng bị tán sắc bởi lăng kính hoặc lưới nhiễu xạ. Mỗi nguyên tố hoặc hợp chất khi bị kích thích sẽ phát ra ánh sáng có bước sóng đặc trưng, tạo nên quang phổ vạch riêng biệt của nó.

Có những loại quang phổ là: Quang phổ liên tục, quang phổ phát xạ, quang phổ hấp thụ.

Dùng mẫu nguyên tử Bo, người ta đã giải thích rất thành công các quy luật của quang phổ nguyên tử hiđrô.

Trước hết, dựa vào tiên đề về các trạng thái dừng và vào số liệu thực nghiệm về quang phổ, người ta đã xác định được năng lượng của êlectron trong nguyên tử hiđrô ở các trạng thái dừng khác nhau (các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô E_K, E_L, E_M ... ). Khi êlectron chuyển từ mức năng lượng cao (E_cao) xuống mức năng lượng thấp hơn (E_thấp) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng hoàn toàn xác định: hf = E_cao - E_thấp.

Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng $\lambda =\frac{c}{f}$, tức là ứng với một vạch quang phổ có một màu (hay một vị trí) nhất định. Điều đó lí giải tại sao quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđrô là quang phổ vạch. Ngược lại, nếu một nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng E_thấp nào đó mà nằm trong một chùm sáng trắng, trong đó có tất cả các phôtôn có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ ngay một phôtôn có năng lượng phù hợp ε = E_cao - E_thấp để chuyển lên mức năng lượng E_cao: Như vậy, một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Do đó, quang phổ hấp thụ của nguyên tử hiđrô cũng là quang phổ vạch.