Los átomos emiten un fotón cuando un electrón cae de un estado de alta energía a un estado de baja energía. Las condiciones bajo las cuales ocurre este proceso ocurren de dos maneras. Según el Centro de Investigación de Materiales de Cornell, los electrones absorben la energía de un fotón y saltan a un nivel de energía más alto o un fotón choca con un electrón que ya está en un estado excitado.
En ambos casos, a medida que el electrón cae de un estado de alta energía al nivel del suelo, se emite un fotón. La luz o el fotón emitido cuando el electrón cae del estado de alta energía al estado inferior representa la diferencia de energía entre los dos estados. La longitud de onda del fotón también representa la distancia entre los dos estados de energía. Los electrones se excitan y saltan rápidamente desde el nivel del suelo a un nivel de energía más alto al absorber la energía de un fotón. Como los electrones buscan estabilidad, vuelven a caer al nivel del suelo estable, emitiendo así un fotón. Este proceso de excitación electrónica se conoce como absorción. La emisión espontánea, el segundo método de excitación electrónica, ocurre cuando un fotón colisiona con un electrón que ya reside en un estado de alta energía. Una vez más, cuando el electrón cae del nivel de energía más alto al nivel del suelo, se emite un fotón de luz.
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