Electron và cách chúng tương tác với trường điện từ rất quan trọng trong nghiên cứu về hóa học và vật lý. Trong điện từ học cổ điển, năng lượng của một electron có quỹ đạo quay xung quanh hạt nhân nguyên tử nhỏ hơn năng lượng của các electron có quỹ đạo xa hạt nhân hơn. Tuy nhiên, các hiệu ứng của cơ học lượng tử có thể kích thích các electron nhảy sang các quỹ đạo nguyên tử khác. Do đó, các electron được tìm thấy đạt những mức năng lượng đặc trưng của một nguyên tử, hai trong số đó được hiển thị dưới đây:

Khi một electron hấp thụ năng lượng của ánh sáng (photon) hoặc nhiệt (phonon), thì nó sẽ nhận lượng tử năng lượng tới. Nhưng quá trình chuyển đổi chỉ được phép ở giữa các mức năng lượng đặc trưng như hình trên. Điều này cho thấy sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ hoặc phát xạ.