الکترون مقید

الکترون را می‌توان از طریق یک نیروی جاذبه کولنی مقید به هسته اتم نمود. سامانه متشکل از یک یا چند الکترون مقید به یک هسته، «اتم» نام دارد. اگر در اتمی تعداد الکترون‌ها با بار الکتریکی هسته برابر نباشد، به آن «یون» گفته می‌شود. رفتار موج-مانند یک الکترون مقید توسط تابعی به نام اوربیتال اتمی توصیف می‌شود. هر اوربیتال مجموعه‌ای از اعداد کوانتومی (مانند انرژی، تکانه زاویه‌ای و تصویر تکانه زاویه‌ای) خاص خود را داراست. و تنها تعداد گسسته‌ای از این اوربیتال‌ها می‌توانند در اطراف هسته وجود داشته‌باشند. بنا بر اصل طرد پاولی، هر اوربیتال می‌تواند حداکثر توسط دو الکترون اشغال شود که باید عدد کوانتومی اسپین آن‌ها از یکدیگر متفاوت باشد.

بسامد یک فوتون متناسب با انرژی آن است. وقتی که یک الکترون مقید بین سطوح مختلف انرژی در اتم انتقال می‌یابد، فوتون‌های با بسامد مشخصی را جذب یا نشر می‌کنند. مثلاً وقتی اتم‌ها تحت تابش از سوی منبعی با طیف گسترده قرار گیرند، خطوط جذبی متمایزی در طیف تابش منتقل‌شده پدیدار می‌شوند. هر عنصر یا مولکولی مجموعه مشخصی از خطوط طیفی خاص خود را دارد؛ مثلاً خطوط طیفی هیدروژن. اندازه‌گیری‌های طیف‌بینی قدرت و پهنای این خطوط، این امکان را فراهم می‌آورد که ترکیب و ویژگی‌های فیزیکی یک ماده را تعیین نمود.