পরমাণুর কেন্দ্রে প্রোটন ও নিউট্রন থাকে, আর এর চারপাশে ইলেকট্রন বিভিন্ন শক্তিস্তরে আবর্তন করে। ইলেকট্রনের শক্তিস্তরগুলি প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা (n) দ্বারা প্রকাশ করা হয়, যেখানে n=1,2,3,... ইত্যাদি। প্রতিটি শক্তিস্তরের ইলেকট্রনের শক্তি নির্দিষ্ট থাকে এবং তা E_n = -13.6/n² ইলেকট্রন ভোল্ট সূত্র দ্বারা নির্ণয় করা যায়।
ইলেকট্রন যখন উচ্চ শক্তিস্তর থেকে নিম্ন শক্তিস্তরে আসে তখন শক্তির পার্থক্য অনুসারে আলো নির্গত হয়, যা বর্ণালী সৃষ্টি করে। এই ঘটনাটি পরমাণুর বর্ণালী বিশ্লেষণের ভিত্তি। উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেন পরমাণুর বর্ণালীতে লাইম্যান সিরিজ, বামার সিরিজ ইত্যাদি দেখা যায়।
গুরুত্ব: BCS পদার্থবিজ্ঞান প্রস্তুতিতে ইলেকট্রনের শক্তিস্তর ও বর্ণালী বিশ্লেষণ খুবই গুরুত্বপূর্ণ। বিভিন্ন তত্ত্ব যেমন বোর মডেল, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রাথমিক ধারণা এখান থেকে আসে।