Aslında elektron çekirdek etrafında dönmüyor. Çekirdek çevresinde bir olasılık dalgası olarak yer kaplıyor. Bu olasılıkların yoğun olduğu bölgeler orbital olarak tanımlanır ve Schrödinger'in dalga denklemlerinden türetilen üç kuantum sayısı ile ifade edilir. Baş kuantum sayısı (n) temel enerji seviyesini verir ve elektronun çekirdekten ortalama uzaklığına karşılık gelir. Enerji seviyesinin Planck sabitinin (h bar) kaç katı olacağını gösterir. Açısal momentum kuantum sayısı (l) elektronun açısal momentumunun Planck sabitinin kaç katına eşit olduğunu gösterir. Her bir değere karşılık gelen bir uzayda olasılık dağılım bölgeleri vardır. l=0 için bu dağılım küre şeklindeyken l=1 için x, y ve z doğrultularında ince uçlarından bağlanmış ikişer damla şeklinde 3 ayrı olasılık dağılımı gösterir. Bu dağılımların herbiri bir orbitale karşılık gelir ve manyetik kuantum sayısı ile ifade edilir. Manyetik kuantum sayısı da dış manyetik alandan bu elektronların nasıl etkileneceğini gösterir.
Elektronların enerjisi ve momentumu bu şekilde kuantum sayılarıyla sınırlıdır. Elektron için bu enerji düzeylerini belirleyen de çekirdek ile elektron arasındaki elektromanyetik kuvvettir. Çekirdek kütlesi bu uzay-zamanı o kadar bükecek büyüklükte değil.
Dış enerji seviyesinde bir elektronun enerjisi hem çekirdek hem de iç katmanlarda yer alan elektronlar tarafından belirlenir.
