Состояние электрона в атоме определяется четырьмя квантовыми числами: n, l, m, m_s.

Главное квантовое число n определяет разрешенные значения энергии электрона в атоме водорода, или номер энергетического уровня, на котором находится электрон. Главное квантовое число n может принимать значения n = 1, 2, 3, … ¥ .

Кроме этого, главное квантовое число определяет наиболее вероятное расстояние электрона от ядра (уравнение (39)).

Орбитальное квантовое число l определяет величину орбитального момента импульса электрона. Оно может принимать значения l= 0, 1, 2, …(n-1). Система, находящаяся в состоянии с l = 0, обладает нулевым моментом импульса, и волновая функция (пси-функция) электрона обладает сферической симметрией. При значениях l, отличных от нуля, волновая функция не обладает сферической симметрией, и система имеет отличный от нуля момент импульса.

Третье квантовое число – магнитное квантовое число m – определяет проекцию орбитального момента импульса электрона на заданное направление. Если имеется внешнее электрическое или магнитное поле, то проекция момента импульса электрона на направление силовых линий поля принимает значения где m = 0, ± 1, ± 2, … ± l.

Отсюда следует, что момент импульса определенным образом ориентируется относительно внешнего поля, при этом угол ориентации задается выражением (рис. 17а)

В качестве примера на рис. 17б изображены возможные ориентации момента импульса электрона относительно внешнего поля для значения n = 3 и l = 2.

О четвертом квантовом числе говорится в в разделе "Опыт Штерна и Герлаха".