子的数目不等于原子核的质子数目，则称此原子为离子。在原子内部，原子轨域描述束缚电子的物理行为。每一个原子轨域都有自己独特的一组量子数，像主量子数、角量子数和磁量子数。原子轨域的主量子数设定能级，角量子数给出轨角动量，而磁量子数则是轨角动量对于某特定轴的量子化投影。根据泡利不相容原理，每一个原子轨域只能容纳两个电子，而这两个电子的自旋波函数为反对称，一个自旋向上，另一个自旋向下。处于一个原子轨域的电子，经过发射或吸收光子的过程，可以跃迁至另外一个原子轨域。发射或吸收的光子的所涉及的能量必须等于轨域能级的差值