En atom består av en kärna med protoner och neutroner. Runt kärnan kretsar elektroner på olika avstånd från denna. Elektroner längre ifrån kärnan har mera energi i förhållande till elektroner närmare kärnan. Man säger att elektronerna befinner sig på olika energinivåer.

Genom tillförsel av energi kan elektronerna i en atom flyttas till en högre energinivå. Man säger att atomen exciteras. Det ligger i atomens natur att återgå till sitt grundtillstånd alltså att elektronen faller tillbaka till den lägre energinivån, detta kallas deexcitation. Elektronen avger då energi i form av en foton.

T ex i ett neonlysrör sker energitillförseln så att elektroner med höga hastigheter bombarderar neonatomerna i neongasen. När neonatomerna sedan deexciteras skickas en foton ut som lyser med en röd färg.

Skillnaderna i energi mellan de olika energinivåerna är unika för varje atom och därför har de avgivna fotonerna olika energi. Energin hos fotonen bestämmer vilken våglängd den har. Längden på en våg är avståndet mellan två på varandra följande toppar i vågen.

Det synliga ljuset är endast en lite del av detta spektrum. Vi ser elektromagnetiska vågor med våglängder på 380-760 nm. Ljus med de lägsta vågländer vi ser är violett ljus och med de hösta våglängder rött ljus. Där emellan breder sedan färgerna ut sig med hela regnbågens register. Elektromagnetiska vågor med våglängder just över 760 nm kalls ultravioletta vågor och det är dessa som ger upphov till att vår hud blir brun när vi solar.