能階

能階（英語：energy level）又稱能級，是描述微觀粒子體系（原子、電子、分子等）可能存在的相對穩定狀態下，所對應一系列不連續的、分立的且確定的「內在」能量值或狀態。

能階理論則是一種解釋原子核外電子運動軌道的理論。它認為電子只能在特定的、分立的軌道上運動，各個軌道上的電子具有分立的能量，這些能量值即為能階。由於距原子核越遠的電子越不受束縛，因此其能階越高，該電子具有越多的電子能量。

電子可以在不同的軌道間發生躍遷，電子吸收能量可以從低能階躍遷到高能階或者從高能階躍遷到低能階從而輻射出光子。氫原子的能階可以由它的光譜顯示出來。

背景

19世紀末20世紀初，人類開始走進微觀世界，物理學家提出許多關於原子機構的模型，這裡就包括拉塞福的核式模型。核式模型能很好地解釋實驗現象，因而得到許多人的支持；但是該模型與古典的電磁理論有著深刻的矛盾。

古典理論的局限

實驗事實表明：原子具有高度的穩定性，即使受到外界干擾，也很不易改變原子的屬性；且氫原子所發出的光譜為線狀光譜，與古典電磁理論得出的結論完全不同。

然而，按古典電磁理論，電子繞核轉動具有加速度，加速運動著的電荷（電子）要向周圍空間輻射電磁波，電磁波頻率等於電子繞核旋轉的頻率，隨著不斷地向外輻射能量，原子系統的能量逐漸減少，電子運動的軌道半徑也越來越小，繞核旋轉的頻率連續增大，電子輻射的電磁波頻率也在連續地變化，因而所呈現的光譜應為連續光譜。

由於電子繞核運動時不斷向外輻無線電磁波，電子能量不斷減少，電子將逐漸接近原子核，最後落於核上，這樣，原子應是一個不穩定系統。

新理論的提出

丹麥物理學家尼爾斯·波耳於1913年提出了自己的原子結構假說，認為圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能取某些分立的數值，這種現象叫軌道的量子化，不同的軌道對應著不同的狀態，在這些狀態中，儘管電子在做高速運動，但不向外輻射能量，因而這些狀態是穩定的。原子在不同的狀態下有著不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。