Chaque atome est caractérisé par sa configuration électronique. La théorie quantique, élaborée par Planck et Bohr au début du XX^e siècle, énonce que l'énergie d'un atome ne peut prendre que certaines valeurs bien déterminées. L'énergie d'un atome ne peut pas varier de façon continue. Elle est quantifiée.

Le diagramme des niveaux d'énergie permet de représenter les états d'énergie accessibles pour chaque atome.

Lorsqu'un électron reste sur un état d'énergie, il n'émet et n'absorbe aucun rayonnement. Un photon n'est émis ou absorbé que lorsque l'électron effectue une transition d'un état d'énergie à un autre.