Gdy elektron w atomie przechodzi ze stanu energetycznego o numerze $n$ i energii $E_n$ do stanu energetycznego o numerze $k$ i energii $E_k$, gdzie $E_n > E_k$, to emituje foton. Takie przejście elektronu między stanami energetycznymi w atomie oznaczymy jako $n \to k$.
Atom wodoru emituje światło widzialne tylko podczas przejść typu $n \to 2$, gdzie $n \in \{3,4,5,6\}$.
Długości fal światła widzialnego w próżni mieszczą się w zakresie od około $400\text{ nm}$ (fiolet) do około $800\text{ nm}$ (czerwień).
Na diagramie 1. przedstawiono pierwsze cztery poziomy energetyczne w atomie wodoru. Na osi energii zachowano skalę między długościami odcinków, których końce odpowiadają energiom: $E_1, E_2, E_3, E_4$.
Obok osi energii przedstawiono możliwe przejścia $a \to b$ elektronu z poziomu energetycznego o numerze $a \in \{2,3,4\}$ na poziom o numerze $b \in \{1,2,3\}$ (gdzie $a > b$).