Viivaspektrin synty

Edellisessä kappaleessa laskettiin aallonpituus fotonille, joka virittää vetyatomin elektronin perustilasta ensimmäiselle viritystilalle. Vety absorboi tätä aallonpituutta olevia fotoneja, mutta myös fotoneja, jotka virittävät elektronin korkeammille viritystiloille. Näissä siirtymissä tilojen välinen energiaero on suurempi ja fotonilta vaadittu aallonpituus siten pienempi. Absorboituvat aallonpituudet muodostavat viivaspektrin UV-alueelle. Absorptio ilmenee vetykaasun absorptiospektrissä tummina viivoina, puuttuvina aallonpituuksina. Muunlaiset fotonit eivät vuorovaikututa vetykaasun kanssa, vaan kulkevat kaasun läpi. Oikealla on kaaviokuva energiatasojen välisistä siirtymistä absorptiossa. 


Viritystilat purkautuvat nopeasti takaisin perustilaan. Tällöin vapautuu energiaa, mikä havaitaan emittoituvina fotoneina. Vapautuvan energian suuruus ja fotonin aallonpituus riippuvat siitä, miltä viritystilalta elektroni palaa perustilaan. Mahdolliset emittoituvat aallonpituudet ovat samat, kuin mitä vety voi absorboida. Emissiospektrissä havaitaan kuitenkin myös muita aallonpituuksia. Elektronin ei tarvitse palata suoraan perustilaan, vaan se voi esimerkiksi siirtyä 3. viritystilalta ensin 1. viritystilalle ja vasta sitten perustilalle. Mahdollisia siirtymiä on siten enemmän kuin absorptiospektrissä. Koska viritystilat purkaantuvat nopeasti, on epätodennäköistä, että virititystilalla oleva elektroni absorboi sopivan fotonin virittyäkseen korkeammalle energiatilalle. Täten nämä viivat näyttävät puuttuvan absorptiospektristä.

Eri siirtymiä ja vapautuvaa säteilyä on havainnollistettu allaolevassa kuvassa. On syytä huomata, että viritystilojen väliset energiaerot ovat huomattavasti pienempiä kuin viritystilojen ja perustilan väliset erot. Pienempi energia tarkoittaa suurempaa aallonpituutta, ja siten vedyn emissiospektrissä on mukana UV-säteilyn lisäksi näkyvää valoa ja infrapunasäteilyä.