正負電子-內部結構模型圖核外電子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特規則．能量最低原理就是在不違背泡利不相容原理的前提下，核外電子總是儘先占有能量最低的軌道，只有當能量最低的軌道占滿後，電子才依次進入能量較高的軌道，也就是儘可能使體系能量最低．洪特規則是在等價軌道(相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將儘可能分占不同的軌道，且自鏇方向相同．後來量子力學證明，電子這樣排布可使能量最低，所以洪特規則可以包括在能量最低原理中，作為能量最低原理的一個補充．
自鏇為半整數的粒子（費米子）所遵從的一條原理。簡稱泡利原理。它可表述為全同費米子體系中不可能有兩個或兩個以上的粒子同時處於相同的單粒子態。電子的自鏇，電子遵從泡利原理。1925年W.E.泡利為說明化學元素周期律提出來的。原子中電子的狀態由主量子數n、角量子數l、磁量子數ml以及自鏇磁量子數ms所描述，因此泡利原理又可表述為原子內不可能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的4個量子數n、l 、ml 、ms 。根據泡利原理可很好地說明化學元素的周期律。泡利原理是全同費米子遵從的一條重要原則，在所有含有電子的系統中，在分子的化學價鍵理論中、在固態金屬、半導體和絕緣體的理論中都起著重要作用。後來知道泡利原理也適用於其他如質子、中子等費米子。泡利原理是認識許多自然現象的基礎。
最初泡利是在總結原子構造時提出一個原子中沒有任何兩個電子可以擁有完全相同的量子態。
一個由個費米子組成的量子系統波函式完全反對稱：
和是第個費米子的位置和自鏇，是置換算符，其作用是對換兩個粒子：
解釋：
假如將任何兩個粒子對調後波函式的值的符號改變的話，那么這個波函式就是完全反對稱的。這說明兩個費米子在同一個系統中永遠無法占據同一量子態。由於所有的量子粒子是不可區分的，假如兩個費米子的量子態完全相同的話，那么在將它們對換後不應該波函式的值不應該改變。這個悖論的唯一解是該波函式的值為零：
比如在上面的例子中假如兩個粒子的位置波函式一致的話，那么它們的自鏇波函式必須是反對稱的，也就是說它們的自鏇必須是相反的。
