Kirjassa Resonanssi 7 todettiin, että aine lähettää lämpötilastaan riippuvaa säteilyä, jonka ideaalimallia kutsutaan mustan kappaleen säteilyksi. Tällainen säteily syntyy aineen rakenneosasten satunnaisesta lämpöliikkeestä. Mustan kappaleen säteily sisältää kaikkia aallonpituuksia, ja sen spektri on jatkuva. Mustan kappaleen säteily on sitä lyhytaaltoisempaa, mitä korkeampi on säteilevän kappaleen lämpötila.

Joidenkin säteilijöiden on havaittu tuottavan viivaspektrejä, joissa on yhtä tai vain tiettyjä aallonpituuksia. Esimerkiksi eri alkuaineet tuottavat erivärisiä liekkejä, kun niitä kuumennetaan ja aine höyrystyy. Menetelmä tunnetaan kemiassa liekkikokeina. Liekkien eri värit johtuvat siitä, että niissä emittoituu valoa vain tietyillä aallonpituuksilla. Spektroskopian kehittyessä 1800-luvulla havaittiin, että jokaisen alkuaineen emissioviivat ovat aina alkuaineelle ominaisissa kohdissa. Näin aine voidaan tunnistaa sen emittoiman säteilyn perusteella. Alla on esitetty neljän eri alkuaineen emittoima viivaspektri.

Viivaspektrin synty osattiin selittää vasta kvanttimekaniikan avulla 1900-luvulla. Atomin elektroniverhossa elektronien energiat ovat kvantittuneet, ja elektronilla on vain tiettyjä energiatiloja. Kun elektroni siirtyy yhdeltä energiatilalta alemmalle, vapautuu energiaa. Energia vapautuu atomista emittoituvana fotonina. Koska vain tietyt energiatilat ovat mahdollisia, emittoituvilla fotoneilla ei voi olla mitä tahansa energioita. Alkuaineiden atomeista emittoituu fotoneja vain tietyillä energioilla, jotka vastaavat elektronien energiatilojen eroja. Elektronien energiatilat ovat alkuaineille ominaisia, joten niiden spektrit poikkeavat toisistaan.

Alkuaineiden atomit myös absorboivat fotoneja vain tietyillä energioilla. Fotonin energian tulee olla juuri sopiva, jotta se vastaa elektronin kahden energiatilan välistä eroa. Fotonilla ei saa olla energiaa enempää eikä vähempää kuin tilojen välinen energiaero, jotta absorptio tapahtuu. Kuten valosähköisessä ilmiössä, yksittäisen fotonin täytyy absorboitua kokonaisuudessaan sen vuorovaikuttaessa elektronin kanssa. Alla on kuva Auringon spektrissä olevista Fraunhoferin viivoista. Vaikka Aurinko emittoi mustan kappaleen säteilyä, eli kaikkia aallonpituuksia, havaitusta spektristä puuttuu muutamia yksittäisiä aallonpituuksia. Nämä vastaavat niitä aallonpituuksia, joilla Auringon kaasukehässä olevat alkuaineet voivat absorboida säteilyä.