Pentru prima dată, studiile spectrelor de absorbție ale unui gaz monoatomic cu spectre de emisie de linie , care trece prin el lumina albă, au fost făcute în 1854 și au fost efectuate de Gustav Kirchhoff .
El a introdus în flacăra unui arzător cu gaz o sursă de vapori de sodiu (sodiu metalic într-un creuzet mic) sau azbest umezit cu o soluție de sare comună. În acest caz, flacăra arzătorului a căpătat o culoare galbenă caracteristică corespunzătoare radiației vaporilor de sodiu, iar în spectrul acestei radiații erau vizibile două linii galbene strălucitoare distanțate. Apoi, o lampă cu arc a fost plasată în fața plăcuței de încălzire în așa fel încât lumina din arc să poată intra în fanta spectroscopului numai după ce a trecut prin flacăra arzătorului. În spectrul luminii albe dintr-un arc electric s-au obținut două linii întunecate exact în locul în care se aflau liniile galbene ale spectrului de emisie a vaporilor de sodiu.
Apariția acestor linii se explică prin faptul că atomii de sodiu ai tuturor razelor care trec îi absorb pe cei pe care ei înșiși sunt capabili să le emită. În timp ce absorb razele galbene din lumina arcului, vaporii de sodiu continuă, desigur, să emită însuși lumină galbenă. Cu toate acestea, temperatura arcului este mult mai mare decât temperatura flăcării arzătorului, iar arcul oferă un spectru mai luminos, față de care liniile galbene ale vaporilor de sodiu par întunecate. Astfel, lumina galbenă este încă prezentă în acest spectru: dacă arcul electric este stins, spectrul vaporilor de sodiu va fi vizibil clar pe ecran unde erau vizibile liniile întunecate.
Acest fenomen de inversare a liniilor spectrale se observă în spectrele de emisie și absorbție a gazelor și vaporilor multor alte elemente și este exprimat prin legea lui Kirchhoff .