Pour comprendre pourquoi le verre est transparent nous devons nous posez la question à l’envers et se demander pourquoi la plupart des matériaux sont opaques. Chaque atome est caractérisé par un spectre d'émission et un spectre d'absorption que l’on appelle signature spectrale qui ne change jamais quelles que soit les conditions, cela fait parti de ses propriétés.

Imaginons un atome Z = 1 avec son noyau et son électron qui aurait un spectre d’absorption avec une unique raie rouge :
L’électron est sur une orbite d’énergie donné, il est dans ce qu’on appelle « un état stationnaire d'énergie. »
L'énergie de cet électron peut se calculer grâce a la formule suivante : l'équation de Bohr:

E_n = - B (1/n²)

Où B est une constante et est égal à 2,18 x 10^-18 J (joules).

Et n est le nombre quantique principal et qui correspond a l’orbite sur laquelle l’éléctron circule ( n = 1 si il est sur la couche la plus proche du noyau ; puis 2,3,4..)

Imaginons maintenant que l’on envoi de la lumière blanche sur un objet rouge .Les électrons des atomes (des pigments) de cet objet vont absorber les photons qui ont une longueur d’onde correspondant à la couleur rouge en laissant passer les autres. L’électron sera donc excité, c'est-à-dire qu’il aura une énergie supérieure au strict nécessaire. Il va donc sauter de son orbite à une orbite possédant une énergie égale a celle qu’il vient d’acquérir en absorbant le photon c’est ce qu’on appelle un «saut quantique». Un électron dans cet état est appelé électron excité, l’atome n’est lui aussi plus stable il est donc appelé atome ionisé.

On peut alors calculer la différence d'énergie entre les deux niveaux grâce a la formule :

ΔE = E_nf - E_ni = B (1/n_i² - 1/n_f²)

Où E_nf et E_ni sont respectivement l'énergie de l'électron à son état final et l'énergie de l'électron à son état initial

Une autre équation permet de calculer la variation d’énergie entre les deux niveaux, c’est la formule de Planck:

ΔE = hc/l = hn

Où h est la constante de Planck égal à 6,626 x 10^-34 J.s; c est la vitesse de la lumière = 3,00 ´ 10⁸ m/s; l est la longueur d'onde en nm du photon émis ou absorbé;n est la fréquence de la lumière émise ou absorbée en s^-1 (Hz).

Finalement l’équation donne :

ΔE = E_nf - E_ni = B (1/n_i² - 1/n_f²) = hc/l = hn.

Si ΔE > 0, l'électron a absorbé de l'énergie. Il est passé d’un orbite de niveau d'énergie inférieur à un orbite de niveau supérieur.

Si ΔE < 0, l'électron a émis de l'énergie. Il est passé d'un orbite de niveau d'énergie supérieur à un orbite de niveau inférieur

Cet état d'excitation n'est pas un état stable pour un électron et ne dure pas indéfiniment : l'électron va au bout d’un moment retourner à l'orbite ayant une plus petite énergie. Il va alors rendre l'énergie qu'il avait gagnée. Pour cela, l’électron a plusieurs possibilités : soit sous forme d'un photon de même énergie de celui qui avait percuté l'électron, ces deux photons auront la même longueur d’onde, donc la même couleur. (théorie  d’Albert Einstein (en 1904), qui consiste à dire que « la désexcitation l'atome libérerait l'énergie excédentaire par émission d'une particule: le photon. » )

Le photon peut ne pas être totalement réémis, en passant par la fluorescence (réémission à couleur différente), la phosphorescence (réémission très retardée), la couleur (l'absorption partielle), ect. Les photons peuvent être absorbés sous forme d'agitation thermique (l'électron qui absorbe le photon UV se désexcite non plus par émission de photon , mais en faisant vibrer le réseau d'atomes).

Chacune des orbites, selon sa distance par rapport au noyau, est associée à une énergie spécifique. Selon son orbite l’électron aura une énergie différente, cette énergie a valeur fixe, une valeur quantifiée. On dit donc que l'énergie de l'électron est quantifiée c’est ainsi que seul les photons possédant une énergie égale à la différence d'énergie entre deux niveaux peuvent être absorbés. On parle alors de Quantum ou de Quanta qui représente la plus petite mesure énergétique indivisible.

Les atomes possèdent un nombre limité de niveaux d'énergie contenant des électrons qui peuvent être excités. Donc pour un atome donné, par exemple le silicium, il n'existe que quelques valeurs de longueurs d'onde qui peuvent provoquer l'excitation d'un ou plusieurs électrons de niveaux d'énergie différents.

On voit bien sur cette animation les differentes longueurs d'ondes de photon qui sont susceptibles d'être envoyés par rapport au niveau de l'éléctron d'un atome X