原子结构与光谱：同一种元素可以包含多种天然同位素

激光冷却不是简单地用低温光照射原子。磁光阱结合光场和磁场限制原子的运动。里德伯原子具有处于高激发态的外层电子。原子极化率描述电子分布响应外电场的程度。碰撞能够使原子激发电离或发生能量交换。原子吸收谱受到温度压强和运动状态影响。多普勒展宽来自发光原子的速度分布。碰撞展宽与原子间相互作用扰动有关。

中性原子的核外电子数等于质子数。离子的净电荷来自电子数与质子数不等。同位素具有相同质子数而中子数不同。同一种元素可以包含多种天然同位素。质量数等于原子核中质子数与中子数之和。相对原子质量通常是同位素质量的加权平均。原子半径没有像宏观球体那样明确的边界。电离能表示移走束缚电子所需的能量。

原子吸收能量后可能进入较高的激发态。激发态退激可以通过发射光子释放能量。原子光谱中的离散谱线对应特定能级差。不同元素的谱线可以作为识别元素的线索。玻尔模型对氢样原子具有一定解释能力。玻尔模型不能全面描述复杂原子的电子结构。主量子数与原子能级及空间尺度有关。角量子数表征电子轨道的角动量性质。

有效核电荷反映电子实际感受的核吸引程度。多电子原子中的能级受电子相互作用影响。精细结构与相对论修正及自旋轨道耦合有关。超精细结构涉及原子核与电子磁性质耦合。塞曼效应表现为磁场中谱线发生分裂。斯塔克效应是外电场引起的能级或谱线变化。原子钟利用稳定的原子跃迁建立时间基准。原子冷却可以借助光与原子的动量交换。