Спектральные линии серии Бальмера подтверждают квантовую природу атома водорода, поскольку соответствуют переходам электрона с более высоких уровней на второй энергетический уровень. 5

В упрощенной модели атома водорода Резерфорда-Бора линии Бальмера возникают в результате электронного скачка между вторым энергетическим уровнем, ближайшим к ядру, и теми уровнями, которые более удалены. 2

Кроме того, при исследовании линий серии Бальмера в спектре водорода с очень высоким разрешением было обнаружено, что они представляют собой близко расположенные дублеты. 2 Такое расщепление называется тонкой структурой и объясняется с учётом релятивистской зависимости массы электрона от его скорости и других квантовых характеристик. 34