Полная энергия электрона в атоме водорода
складывается из его кинетической энергии 
и потенциальной энергии в электростатическом поле ядра
:
Учитывая квантованные для радиусов стационарных орбит значения (4), получаем
(6)
где знак минус означает, что электрон находится в связанном состоянии. Из выражения (4) следует, что энергия электрона в атоме водорода может принимать только дискретные значения, т. е. энергия атома квантуется. Подставив в (6) фундаментальные постоянные и выразив энергию в электрон-вольтах, получим, что
эВ 
(7)
т. е. энергетические состояния атома
водорода образуют последовательность энергетических уровней, изменяющихся в зависимости
от п. Состояние с минимальной энергией, или основное состояние, соответствует
, а его энергия 
эВ. Состояния с п > 1 являются возбужденными.
Придавая 
различные целочисленные значения,
получаем для атома водорода, согласно формуле (7), возможные уровни энергии стационарных
состояний электрона, схематически представленные на рис. 2.3 в виде горизонтальных
прямых. С увеличением квантового числа энергетические уровни все
больше и больше сближаются и при
. Таким образом, электрон в атоме водорода обладает минимальной
энергией ( эВ) при и максимальной (
) при
.
Отметим, что выше уровня Е=0 электрон может иметь любую энергию, так как в данном случае он является свободным (поэтому на рис. 2.3 выше Е=0 представлен непрерывный спектр).
Электронам, связанным в атоме, отвечает Е<0. Для удаления электрона из атома, находящегося в основном состоянии, требуется затратить энергию, называемую энергией ионизации Еi. Как следует из рис. 2.3, Ei,= 13,6 эВ. Для удаления электрона из атома, находящегося в данном возбужденном состоянии, надо затратить энергию, называемую энергией связи Eсв данного состояния.
Так, например, энергия связи первого возбужденного
состо-gjmH (
) равна 3,4 эВ (рис. 2.3). Кроме того, вводится понятие
энергии возбуждения Евозб — энергии, которую необходимо сообщить атому, чтобы
электрон из основного состояния перешел в возбужденное.