普朗克的量子理論、愛因斯坦的光子理論及波耳的氫原子模型相繼發表之後，光具有波動性與粒子性的雙重性（dualism）已經成為大家熟悉的概念。電子的波動性對於原子構造的了解有很大的幫助，本節將介紹由此概念衍生的量子數與原子軌域理論。1-3.1量子數1-3.2原子軌域的形狀學習目標：利用電子波動性描述原子的各種性質時，為了更容易了解電子在原子核外的分布，科學家提出了軌域（orbital）這個名詞，用來描述電子在原子中的空間分布情形。科學家使用三個量子數來描述軌域，分別為：此三個量子數均為整數，用來描述原子軌域。主量子數（n）用來描述軌域的。與軌域的相關性最高。主量子數n＝1、2、3、4…，代表電子殼層，依次為…層。隨著n值增大，軌域隨之增大，電子在離原子核較遠的地方出現的機率增大，能量較高；因其被原子核束縛的程度較弱，較容易被游離。此三個量子數均為整數，用來描述原子軌域。角量子數（）用來描述軌域的。對每一個主量子數（n）而言，角量子數＝0、1、2、3…、n－1。代表電子的副殼層，因此又稱為副量子數。角量子數0、1、2、3…依次可用英文字母…等表示副殼層的名稱。此三個量子數均為整數，用來描述原子軌域。磁量子數（m）用來描述軌域在空間的。與軌域的能量無關；只有在原子外加磁場或電場時，磁量子數才會影響軌域的能量。對每一個角量子數（），磁量子數ml＝－、－＋1、…、0、…、－1、＋。即每一個角量子數有2＋1個磁量子數，亦即此副殼層含有2＋1個位向不同的軌域。此三個量子數均為整數，用來描述原子軌域。磁量子數（m）1s、2s、3s與4s等副殼層的＝0，故均只含1個軌域。2p、3p與4p等副殼層＝1，均含有2×1＋1＝3個軌域。主殼層所含的軌域數目為各副殼層中軌域數目的總和，其值等於。例如：n＝3的主殼層共含有＝＝個軌域。主量子數、角量子數、磁量子數與軌域數目電子除了繞核運動之外，本身亦有自轉運動。電子帶有電荷，自轉時會產生磁場。因此，除了上述三個量子數之外，為了描述電子的自轉狀態，科學家引進第四個量子數：自旋量子數（spinquantumnumber）－ms。ms的值只可能為或，代表不同的自旋方向。下列哪些原子軌域存在？主量子數n＝5的原子軌域共有幾個？原子軌域為原子中電子在空間的分布，理論上可以延伸至無窮遠處。常用電子雲的方式或電子密度圖來表示軌域，以點的濃淡表示出現機率之相對大小。為了方便起見，通常繪出原子核外電子出現機率90％的空間之邊界表面，當作軌域的圖形。以氫原子的1s軌域為例：s軌域p軌域d軌域根據量子力學，氫原子的軌域能量僅由主量子數n決定。氫原子的軌域能量大小為：1s＜2s＝2p＜3s＝3p＝3d＜4s＝4p＝4d＝4f…多電子原子的能階比氫原子複雜，軌域能量與主量子數n及角量子數均有關。多電子原子中：主量子數與角量子數的總和（n+）愈大者，其能階愈高。當n+相等時，則主量子數n較大者，其能階較高。其能量大小為：多電子原子的能階圖：下列能階高低，何者對氫原子及多電子原子均正確？(A)4s＜4p(B)3d＜4s(C)3p＜4p(D)3s＜4d(E)4s＜6p對氫原子及多電子原子，能階3s、3d、4s、4p、4d高低順序分別為何？