自由原子吸收特征波长的激发光，成为激发态原子，立即发射出相同频率的辐射，返回到初始能级，发出的辐射为共振荧光（图a）。此过程中激发线与荧光线波长相等。对于多数元素来说其共振荧光线是相应于原子激发态和基态间的共振跃迁。但对铟、镓、铅、锡等元素，其具有能量较低的亚稳态能级，在受热激发后处于亚稳态能级的原子数足够多，则共振跃迁也可发生在亚稳态与激发态之间。这时，激发跃迁与辐射跃迁的频率也相同，这种荧光称为热助共振荧光（图b）。

基态共振荧光（a）和热助共振荧光（b）能级跃迁示意图