稀薄的气体通电后能够发光。利用分光镜可以得到气体发光的光谱。不过，这种光谱并不是连续谱，它只有分立的几条亮线。也就是说，稀薄气体通电时只发出几种确定频率的光。不同气体光谱的亮线位置不同，这表明不同气体发光的频率是不一样的。下图给出了氢的几条谱线。

　　人们早在了解原子内部结构之前就已经观察到了气体光谱，不过那时侯无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线。

　　玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱。当原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值。按照玻尔理论计算得到的氢原子光谱中谱线的位置和实际观测符合得很好，而且预言了当时没有观测到的一些谱线。

　　由于不同原子的结构不同，能级也就各不相同，它们可能辐射的光子也就具有不同的波长，所以每种元素光谱中的谱线分布都和其他元素不一样。这样我们就可以通过光谱的分析知道发光的是什么元素。由于这个原因，这种分立的线状谱又叫做原子光谱。

　　光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用。一种元素在样品中的含量即使很少，也能观察到它的光谱。因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪些元素，这种方法十分灵敏。利用光谱分析还能确定遥远星球上的物质成分。