Электроны в атоме водорода излучают фотоны при переходе между энергетическими состояниями, потому что при таком переходе происходит высвобождение разности энергий. 3

Когда электронам в атоме подаётся энергия, они возбуждаются и перескакивают с более низкого энергетического уровня на более высокий. 1 Поскольку электроны всегда пытаются оставаться на своём самом низком энергетическом уровне, возбуждённые электроны возвращаются к исходному уровню и при этом испускают излучение. 1

Энергия излучаемого фотона равна разнице энергий между двумя состояниями. 2 Поскольку энергия каждого состояния фиксирована, то и разница энергий между ними неизменна, и при переходе всегда будет генерироваться фотон с одинаковой энергией. 1