電気的に中性な原子から 個の電子が剥ぎ取られた原子を 階電離原子という。 基底状態にある 階電離原子から一個電子を剥ぎ取る(電離させる)のに必要な最小エネルギーを と書く。 もし 階電離原子に よりも大きなエネルギー を加えて電子を電離させると、 階電離原子と なる運動エネルギーを持つ自由電子が生まれる。 ここで 階電離原子は基底状態にあるものとする。