Gli elettroni sono disposti in gusci attorno al nucleo di un atomo, ciascun guscio corrisponde a uno specifico livello energetico. Il guscio più interno, noto come guscio K, ha l’energia più bassa, seguito dal guscio L, dal guscio M e così via. All'interno di ogni shell ci sono sottoshell designate dalle lettere s, p, d e f.
Quando un elettrone assorbe un fotone con energia sufficiente, può essere eccitato dal suo livello energetico attuale a un livello energetico più elevato. Ad esempio, un elettrone nel guscio K può assorbire un fotone e passare al guscio L. Questa transizione corrisponde allo spostamento dell'elettrone verso uno stato energetico più elevato.
Vale la pena notare che le specifiche transizioni energetiche che possono verificarsi e le corrispondenti lunghezze d'onda dei fotoni assorbiti sono determinate dalla struttura elettronica dell'atomo e dalle differenze di livello energetico. Ogni elemento ha il suo insieme caratteristico di transizioni energetiche consentite, che danno origine al suo spettro atomico unico.
Dopo aver assorbito un fotone, un elettrone eccitato ritorna tipicamente al suo stato fondamentale o ad uno stato energetico inferiore rilasciando l'energia assorbita sotto forma di fotone o attraverso processi non radiativi come la conversione interna o la diseccitazione collisionale.
