能量的正負(fù)跟具體的能量零點(diǎn)的定義有關(guān)。
如果我們預(yù)先定義了一個(gè)能量零點(diǎn)，那么其它點(diǎn)相對(duì)于該點(diǎn)能量增加為正能量；相對(duì)于該點(diǎn)能量減少則為負(fù)能量。
在研究氫原子的時(shí)候，我們習(xí)慣于將無(wú)窮遠(yuǎn)處定義為能量零點(diǎn)。這里所說(shuō)的距離指的是原子核和電子之間的距離。我們?cè)趯W(xué)習(xí)靜電場(chǎng)的時(shí)候?qū)W到，電場(chǎng)是一個(gè)有源場(chǎng)，電場(chǎng)線從正電荷發(fā)出或終止于負(fù)電荷；沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低。在氫原子的情形，如果我們假設(shè)剛開始電子在無(wú)窮遠(yuǎn)處，那么最開始它的能量是零。當(dāng)我們將電子慢慢移向原子核時(shí)，它逆著原子核的電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)增高。由于電子帶負(fù)電，因此電子的能量降低，因此出現(xiàn)了負(fù)能量。
所以我們可以看出，當(dāng)我們研究氫原子的能量時(shí)，實(shí)際上看的是氫原子中電子的能量。在量子力學(xué)發(fā)展之前，人們認(rèn)為能量是連續(xù)的。在量子力學(xué)發(fā)展之后，物理學(xué)家提出了能級(jí)的概念，電子的能量事實(shí)上處于一個(gè)個(gè)的能級(jí)中。處于最低能量狀態(tài)時(shí)我們稱之為氫原子的基態(tài)，而比基態(tài)能量高的狀態(tài)稱之為激發(fā)態(tài)。
圖1. 不同能級(jí)狀態(tài)氫原子中電子波函數(shù)的圖像
具體討論能量的正負(fù)意義不是很大，我們?cè)谶x取能量零點(diǎn)時(shí)的一個(gè)簡(jiǎn)單原則就是要盡可能使選取之后的能量的理解或者理論計(jì)算變得簡(jiǎn)便。我們真正關(guān)心的是在各個(gè)物理系統(tǒng)中能量的變化。
以氫原子而言，電子基態(tài)的能量是-13.6電子伏，而無(wú)窮遠(yuǎn)處的能量（此時(shí)的電子變成了自由電子）為零，因此氫原子中電子的逸出能為13.6電子伏，這個(gè)能量是不隨能量零點(diǎn)的選取而變的。
圖2. 氫原子的尺度大小
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