對宏觀物體的運動，可以用經典力學來描述。例如火車在軌道上奔馳，人造衛星按一定軌道圍繞地球運行，都可以測定或根據一定的數據計算出它們在某一時刻所在的位置和速度，并能描繪出它們的運動軌跡。而在原子核外運動的電子則不同，它不遵循經典力學的規律，必須用20世紀初創立的量子力學理論來描述。現已經證明電子在核外空間所處的位置及其運動速度不能同時準確地確定，也就是不能描繪出它的運動軌跡。在量子力學中采用統計的方法，即對一個電子多次的行為或許多電子的一次行為進行總的研究，可以統計出電子在核外空間某單位體積中出現機會的多少，這個機會在數學上稱為概率密度。例如氫原子核外有一個電子，這個電子在核外好像是毫無規則地運動，一會兒在這里出現，一會兒在那里出現，但是對千百萬個電子的運動狀態統計而言，電子在核外空間的運動是有規律的，在一個球形區域里經常出現，如一團帶負電荷的云霧，籠罩在原子核的周圍，人們稱之為電子云。這團“電子云霧”呈球形對稱，如圖1-1所示。電子云是電子在核外空間出現概率密度分布的一種形象描述。原于核位于中心，小黑點的密疏表示核外電子概率密度的大小。