原子核の周りを運動する電子は５つの量子数のよって定まる運動をする。軌道運動の主量子数ｎ、方位量子数ｌ、磁気量子数ｍｌ、と自転運動に対応するスピン方位量子数ｓとスピン磁気量子数ｍｓの５つである。ただし、スピン方位量子数は1/2で一定であるため、省略される場合がある。一般にスピン方位量子数が正数値ではなく、半正数値（1/2+正数値の数）の量子は同じ運動状態をとることができない。そのため、原子の中にある電子は５つの量子数のうち、必ず一つは異なっていなければならない。この原則をパウリの排他律（原理）という。