原子中的电子只能处于一系列不连续的分立的定态，这些定态分别具有一定的能量．在氢原子中，电子在各定态上的能量(包括动能和势能)为

    式中Z是核电荷数，对氢Z=1，e和me分别是电子的电量和质量，h是普朗克常数，以电子被电离时的电势能为零，故氢原子的能量取负值，上式中n取每一个正数，则对应一个能级，n是量子数，n愈大，能级愈密．在正常状态下，原子处于基态，即n=1，n=2，3，4…时称为激发态．将电子从基态激发到脱离原子叫做电离(n→∞)，此时所需的能量叫做电离势能，例如氢原子中基态的能量为－13.6 eV，使电子电离的电离势能即是13.6eV．