هرگاه بخار يك عنصر شيميايي تحت اثر انرژيهاي مختلف از جمله شعله، اختلاف پتانسيل، قوس الكتريكي و يا امواج الكترومغناطيس قرار گيرد از خود نور نشر خواهد نمود. اگر نور منتشره را از يك منشور عبور دهيم، با توجه به اينكه شكست پرتوهاي نوراني در منشور به طول موج آنها بستگي دارد، نور منتشر شده به خطوطي تقسيم مي‌شود كه به آن طيف نشري مي‌گويند. اين طيف متشكل از تعداد محدودي خطوط رنگين است كه هر خط نشان دهنده طول موج متفاوتي از نور است. طيف خطي هر عنصر منحصر به فرد است.

مثلاً هرگاه در يك لامپ تخليه الكتريكي گاز هيدروژن را در فشارهاي خيلي پايين و تحت ولتاژهاي بالا قرار دهيم، نور بنفش صورتي رنگ در لامپ آشكار مي‌گردد. بدين ترتيب كه بمباران مولكولهاي گاز به وسيله الكترونهاي منتشره از كاتد در داخل محفظه شيشه‌اي، مولكول هيدروژن را تجزيه كرده و توليد اتم هيدروژن مي‌نمايد. عده‌اي از اين اتمها مقداري انرژي جذب كرده و بلافاصله به صورت پرتوهاي نوراني انرژي اضافي خود را دفع مي‌كنند (از ماوراء بنفش تا مادون قرمز). نورهاي عبور كرده به منشور تابيده و در آنجا تفكيك شده، و هر دسته از نورها برحسب فركانس خود به صورت خطوطي به شيشه حساس عكاسي مي‌تابند. در مورد هيدروژن فقط چهار خط درخشنده قرمز، سبز، بنفش و نيلي ديده مي‌شود كه هر يك معادل با فركانس و انرژي كاملاً مشخص است. ميان اين خطوط روشن را فضاي "تاريك" اشغال مي‌كند.

هرگاه به جاي هيدروژن از گاز نئون استفاده كنيم، مي‌بينيم كه نور قرمزي پديد مي‌آورد (نور قرمز چراغهاي تبليغاتي) كه آن هم در طيف نما به چند خط نوري مشخص و منفصل تجزيه مي‌شود. معماي بزرگ دانشمندان اين بود كه چرا هر اتم خطوط طيفي ويژه و با انرژي معين دارد؟

مهمترين روشها براي بر انگيختن اتم (يا مولكول) جهت طيف نشري عبارتند از:

1. قرار دادن جسم در شعله (طيف شعله) كه در مورد نمكها متداول است.

2. ايجاد تخليه الكتريكي درون گازها (طيف تخليه) كه در موردمواد گازي شكل متداول است.

3. افزايش دماي جسم جامد تا حالت التهاب، كه در مورد فلزات و مواد جامد متداول است (طيف جسم ملتهب)

4. قرار دادن جسم در گرماي حاصل از يك كمان الكتريكي كه در مورد فلزات قليايي و قليايي خاكي و تركيبات آنها متداول است (طيف كمان و يا طيف جرقه)