Secondo la teoria, un atomo eccitato ritornerebbe al suo stato fondamentale emettendo un fotone di luce. Questo perché l'atomo eccitato si trova in uno stato energetico superiore rispetto allo stato fondamentale e la differenza di energia tra i due stati è uguale all'energia del fotone emesso. La lunghezza d'onda del fotone emesso è inversamente proporzionale alla sua energia, quindi il colore della luce emessa dipende dalla differenza di energia tra lo stato eccitato e quello fondamentale.