光刻板在原子核外空间作高速旋转运动,就好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围,故形象地称它为电子云，电子既具有粒子性又具有波动性,即具有波粒二象性,电子运动没有固定的轨道,但可根据电子的能量高低,用统计方法判断其在核外空间某一区域内出现的几率的大小,能量低的,通常在离核近的区域(壳层)运动,能量高的,通常在离核远的区域运动。在量子力学中,反映微观粒子运动的基本方程解得的波函数描述了电子的运动状态和在核外空间某处的出现几率即原子中一个电子的空间位置和能量可用四个量子数来确定。

主量子数决定光刻板的原子中电子能量以及与核的平均距离,即表示电子所处的量子壳层，它只限于正整数子壳层可用一个大写英文字母表示，例如意味着最低能级量子壳层,相当于旧量子论中讲的最靠近核的轨道,命名为壳层，相继的高能级用K表示,依次命名为壳层等。

光刻板的原子结构中量子壳层的电子分布状况，轨道角动量量子数给出电子在同一量子壳层内所处的能级(电子亚层),与电子运动的角动量有关,取值就有两个轨道角动量量子数即壳层中,根据电子能量差别,还包含有两个电子亚层，为方便起见,常用小写的英文字母来标注对应于轨道角动量量子数电子能级。

在同一量子壳层里,亚层电子的能量是次序递增的，不同电子亚层的电子云形状不同,如亚层的电子云是以原子核为中心的球状,亚层的电子云是纺锤，磁量子数给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。每个磁量子数的总数对应的情况,磁量子数为磁量子数决定了电子云的空间取向，如果把在一定的量子壳层上具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道,那么四个亚层就分别有6个光刻板的轨道。