Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, του οποίου το φως είναι ένα κλάσμα, είναι μια συνεχής κατανομή μηκών κύματος που κυμαίνονται από την υπεριώδη έως την υπέρυθρη ακτινοβολία. Όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με τη μορφή φωτός διέρχεται από ένα υλικό, ορισμένα μέρη της απορροφώνται ή εκπέμπονται από το μέσο. Κατά την παρατήρηση αυτού του φωτός μέσω ενός φασματοσκοπίου, αυτά τα μέρη εμφανίζονται ως φάσμα γραμμών — είτε φωτεινές έγχρωμες γραμμές εκπομπής σε σκούρο φόντο είτε σκούρες γραμμές απορρόφησης σε έντονα χρωματισμένο φόντο.
Όταν το λευκό φως διέρχεται από ένα πλέγμα περίθλασης, εμφανίζεται ένα συνεχές φάσμα φωτός. Το πλέγμα περίθλασης έχει διαχωρίσει το φως στα διαφορετικά μήκη κύματός του, από ιώδες έως κόκκινο, στο ορατό εύρος. Αυτό το συνεχές φάσμα εκπέμπεται από πυρακτωμένα στερεά, υγρά και αέρια υπό υψηλή πίεση. Τα δύο πιο γνωστά παραδείγματα αυτού είναι το λευκό φως μέσα από ένα πρίσμα και μέσα από σταγόνες νερού, το οποίο δημιουργεί ένα ουράνιο τόξο.
Υπάρχουν δύο τύποι φάσματος γραμμής: ένα φάσμα εκπομπής και ένα φάσμα απορρόφησης. Το πρώτο ονομάζεται επίσης φάσμα φωτεινών γραμμών και αποτελείται από μερικές φωτεινές έγχρωμες γραμμές σε σκούρο φόντο. Κάθε γραμμή αντιπροσωπεύει ένα μοναδικό μήκος κύματος και ολόκληρο το πράγμα είναι μοναδικό για το συγκεκριμένο στοιχείο. Αυτές οι γραμμές εκπέμπονται όταν ένα αέριο χαμηλής πίεσης έρχεται σε επαφή με μια ηλεκτρική εκκένωση.
Ένα φάσμα σκοτεινής γραμμής, ή φάσμα απορρόφησης, είναι ακριβώς το αντίθετο – αντί για φωτεινές γραμμές σε κάθε μήκος κύματος σε σκούρο φόντο, ένα φάσμα απορρόφησης έχει σκούρες γραμμές στα αντίστοιχα μήκη κύματος σε συνεχές φόντο. Αυτό το αποτέλεσμα είναι η κύρια εστίαση της φασματοσκοπίας απορρόφησης και δημιουργείται περνώντας φως μέσα από ένα αέριο του προς ανάλυση στοιχείου.
Ο φυσικός Niels Bohr εισήγαγε το 1913 την ιδέα του γιατί το ατομικό φάσμα έχει τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες που έχει. Για να το κάνει αυτό, ο Bohr θεώρησε το δικό του μοντέλο του ατόμου, που τώρα ονομάζεται μοντέλο Bohr. Υποθέτει ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να υπάρχουν μόνο σε διακριτές τροχιές γύρω από τον πυρήνα και ότι μόνο ορισμένες τροχιές είναι σταθερές, που σημαίνει ότι το ηλεκτρόνιο δεν εκπέμπει ακτινοβολία. Η ακτινοβολία εκπέμπεται, ωστόσο, όταν το ηλεκτρόνιο μετακινείται από τροχιά υψηλότερης ενέργειας σε τροχιά χαμηλότερης.
Φασματοσκοπία είναι η ανάλυση αυτού του φαινομένου χρησιμοποιώντας μια μηχανή που ονομάζεται φασματοσκόπιο. Δεν υπάρχουν δύο στοιχεία που εκπέμπουν ή απορροφούν το ίδιο ακριβώς φάσμα γραμμής, επομένως αυτές οι παρατηρήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των στοιχείων σε ένα δείγμα. Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι άρχισαν να στρέφουν τα φασματοσκόπια τους προς τα αστέρια σε μια προσπάθεια να προσδιορίσουν τη σύστασή τους και οποιουδήποτε διαστρικού μέσου μεταξύ ενός συγκεκριμένου αστέρα και της Γης.