描述原子中單電子處於真實的（如氫原子或類氫離子的單電子體系）或假定的（即有效的，如多電子原子的電子體系）中心勢場中束縛態波函數的空間部分，即單電子薛定諤方程
(1)
Ψ(1)＝
E
Ψ的解
Ψ(1)。式中
為單電子哈密頓算符；
ħ=h/2π，
h是普朗克常數；
μ＝
m
e
m
n/(
m
e＋
m
n)，為約化質量，
m
e、
m
n分別是電子和原子核的質量；
d
2是拉普拉斯算符；
V(
r
1)是單電子真實的或假定的有效勢函數，僅僅是電子與核的距離
r的函數；
E是能量。
(1)和
Ψ(1)中的數字1表示單電子空間坐標。在中心勢場中，
Ψ(1)由三個守恒量
Enl（能量）、
l(
l+1)
ħ
2（角動量二次方）和
m
ħ（角動量的
z分量）確定。即
Ψ(1)是下述三個方程的共同本征函數：
(1)
(2)
(3)
式中n為主量子數，n＝1,2,3,…；l為角量子數，l＝0,1,2,…,n－1；m為磁量子數，m＝0,±1,±2,…,±l。原子軌道用s、p、d、f等表征，見圖。這裡的“軌道”隻是沿用經典力學中的名詞，但它絕不含有經典力學中的運動軌跡的意義。原子軌道不是原子運動的軌跡，而是描寫原子中電子運動狀態的單電子波函數，每一個原子軌道都有確定的能量與之對應。
電子的角分佈ωnl(θ)