電子不是一種經典的粒子，而是具有波粒二象性的粒子，而在原子中電子的粒子性是不明顯的，沒有一個明確的運動軌跡，也不可能知道電子在某個時刻出現在核周圍的具體位置。這樣的電子與其說是一種粒子，不如說它是一種波。因此在原子中的電子要用波來描述。根據量子力學可以解出這種波的函式形式，解出的可能波函式可以有無窮多個，其中能量最低的波函式其函式圖形是關於原子核呈球形對稱的，這樣的波函式稱為1s波函式，這個波函式就代表了原子中電子能量最低的運動方式。波函式本身的物理意義現在仍不很清楚，但波昂對波函式絕對值的平方，提出了明確的物理意義。他指出這個平方在空間某處的大小正比與電子出現在此處的機率密度（單位體積中出現的機率）。從此人們就用電子雲的概念來描述電子的運動。電子雲的影象表達了電子運動的空間範圍，和電子出現在空間某處的機率密度（用黑點的稠密程度表示），這個電子雲就是我們一般所說的軌道。要注意這個軌道不是經典的軌道，沒有明確的軌跡（幾何曲線），只是一個大致的運動空間範圍，至於電子在某一時刻究竟出現在什麼位置我們無法知道。1s軌道的電子雲是球狀的，2p軌道的電子雲是啞鈴形的，3d軌道中的電子雲是花瓣形的（d z2的例外）。也就是spd軌道的形狀不同，即電子的運動範圍不同。在這些不同軌道中運動的電子的能量也是不同的，但能量不僅取決於軌道形狀，還取決於軌道離核的遠近，我們一般用電子層來描述軌道離核的遠近。對於相同形狀的軌道電子層數越大離核越遠，能量越高，同一層上的spd軌道能量遞增。不同層、不同形狀的軌道的能量比較：1s，2s，2p，3s，3p，3d，4s。。。。。依次增高，但有時會有例外。