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이들 선 계열 중에서 가장 간단한 것은 수소에 의해 생성된다. 분광기로 분리하면 전자기복사의 각 성분은 광원(복사 빔이 분광기로 들어가는 슬릿)의 상을 형성한다. 이 상들은 선의 형태이며 간격이 규칙성을 가지는데 계열극한이라고 불리는 가장 짧은 파장의 선으로 갈수록 밀집해 있다. 수소는 스펙트럼의 여러 부분에서 5개의 이러한 계열을 나타낸다. 이중 가장 잘 알려진 것은 가시영역의 발머 계열이다.

스위스의 수학자인 요한 발머는 1885년 수소의 가시 스펙트럼의 파장들이 간단한 공식으로 표현됨을 발견했다. 이는 파장의 역수(1/λ)가 2개 항의 차이를 상수(R)와 곱한 것과 같다는 것이다. 이 2개 항은 1/4(1/2²로 씀)과 정수의 제곱의 역수(1/n²)이며, 정수는 3,4,5, ……이다. 즉 1/λ=R(1/2²－1/n²)이다.

상수 R는 스웨덴의 물리학자인 요한네스 로베르트 리드베리가 만든 수식에서 사용되었다 하여 리드베리 상수라고 하며, 수소의 경우에는 109,677.58㎝^－1의 값을 갖는다. n=3일 때 발머 공식에서 λ=656.21㎚(1㎚=10^-9m)이며, 이는 Ha로 지정된 선의 파장으로서 스펙트럼의 적색영역의 계열에서 첫번째 선이다. n=∞일때 λ는 4/R이며 자외선영역의 계열극한이 된다.

발머 계열 외에 다른 4개의 스펙트럼 선 계열들은 발견자들인 미국의 시어도어 라이먼, A.H. 푼트, F. S.브래킷과 독일의 프리드리히 파셴의 이름을 따서 명명되었다. 라이먼 계열은 자외선영역에 속하며 파셴·브래킷·푼트 계열은 적외선영역에 속한다. 이 계열의 공식은 상수항이 2 대신 1,3,4,5의 제곱의 역수이고, n의 값이 3 대신 2,4,5,6에서 시작된다는 것만 제외하고는 발머 계열의 식과 같다. 1개의 전자만 남기고 다른 전자들은 모두 잃어버린 원소의 원자는 수소와 유사하며(예를 들면 헬륨 1가 이온과 리튬 2가 이온), 발머의 식과 비슷한 식으로 표현되는 스펙트럼 선 계열로 해석될 수 있는 전자기복사를 방출한다.