Los elementos tienen más de una línea espectral porque los electrones pueden ocupar más de un estado excitado en el átomo. Los estados excitados corresponden a diferentes cantidades de energía, por lo que cuando el electrón cae entre diferentes estados, la energía el apagado corresponde a más de una línea espectral.
Las líneas espectrales provienen de la mecánica cuántica de los átomos. La cantidad de energía contenida en los electrones en un átomo determina dónde orbita ese electrón. Las energías más grandes dan como resultado niveles de energía más altos. La mecánica cuántica es importante porque los niveles de energía de los electrones en un átomo están "cuantificados", lo que significa que el electrón solo puede tener ciertas energías. Las energías están separadas por múltiplos enteros de la energía del estado fundamental.
Considerando un ion de hidrógeno (un protón y un electrón), el único electrón puede tener varios niveles de energía diferentes, dependiendo de cuánta energía haya en el electrón. Aunque los niveles de energía individuales están separados por la misma distancia, existe una energía diferente asociada con la caída del segundo nivel al primer nivel de energía o desde el segundo hasta el estado fundamental.
Los espectros de emisión provienen de una colección de muchos átomos diferentes de un gas elemental. Por lo tanto, en algunos átomos, el electrón está cayendo un nivel de energía, mientras que en otros átomos, el electrón está cayendo dos, tres o más niveles de energía. El resultado es que más de una línea espectral aparece en los espectros de emisión.
