Завдяки малим розмірам і великій масі ядро атома можна наближено вважати точковим, що знаходиться в центрі мас атома і розглядати атом як систему електронів, які рухаються навколо нерухомого центра - ядра. Повна енергія такої системи Е = сумі кінетичної енергії всіх електронів і потенціальної енергії, яка складається із енергії притягання електронів ядром і енергії взаємного відштовхування електронів один від одного. Атом підпорядковується законам квантової механіки; його основна характеристика як квантової системи - повна енергія Е може приймати лише одне із значень дискретного ряду E1<E2<E3<... . Кожному із „дозволених” значень Еi відповідає один або декілька стаціонарних (незмінних з часом) станів атома. Енергія Е може змінюватися тільки стрибкоподібно - шляхом квантового переходу атома із одного стаціонарного стану в другий.
Методами квантової механіки можна точно розрахувати Е для одноелектронних атомів - воднеподібних систем.