这个原理说明元素原子是涡旋运动演变而成的，它周围分离的环逐步演变为壳粒子，一个环只能演变成一个核心壳粒（基壳粒）和周围的环，这些环再演变为另一些不同轨道壳粒（谐壳粒），否则就会在演变中结合在一起为同一壳粒，稳定时则构成某元素原子 。这个原理与泡利不相容原理等效的。涡旋运动成形粒子一直保持着旋转运动，自然存在自旋。其微旋化过程中也自然存在核和壳层粒子磁性，核磁性与壳粒总磁性的不同关系，是构成顺磁性、抗磁性、铁磁性材料的基础。也是构成塞曼效应的根源，壳粒与原子核的磁性在外磁场作用下，因状态不同而分离若干可能轨道，相应辐射出多条谱线。
其次周期性变换运动与周期性场质交换是稳定粒子基本状态，元素原子壳层粒子除了自身周期性变换运动可以用波函数或波动方程描述外，还与原子核通过电磁场质交换而联结在一起，原子核质量愈大能够交换的壳粒愈多，平衡时壳粒数与原子量近正比。但原子核交换频率必需是壳粒交换频率整数倍的那些允许轨道或能级上才能同步稳定地运动，并且愈低倍数轨道或能级愈同步稳定，即壳粒自动趋向最里层或能级愈低的轨道上运动（先占有里层，可直接与量子力学中能量最小原理等价），壳粒轨道或能级间跃迁则吸收或辐射量子，可以用位能能级及其差表示。壳粒动能等于总能减去位能E-U，等价于量子力学波动方程中能量关系。称为原子壳层周期变换与交换整数倍同步原理。
它不仅深刻地道出了原子结构量子化或能级化本质或根源，主量子或径量子数n用于描述核与基壳粒交换整数倍的允许轨道能级及其量子数，副量子数或轨道量子数ι用于描述谐壳粒相对核的允许波纹轨道能级及其量子数，取0、1、┉、(n-1)。又由于谐壳粒围绕基壳粒运动轨道（或波纹轨道）相对核轴偏离又跟原子核交换空间取向有关，也要求交换整数倍的磁量子数，即取-ι、…、-1、0、1、…、ι，自旋量子数实际上是原子壳层分布对称趋势引起的正反量子数。每一壳层最多壳粒数为2n²，其中2是对称性分布引起的，n是由里往外壳层次数。
元素是按原子稳定的壳粒数目和分布来分类的，外壳层同为一个壳粒原子分为一类，称为氢元素。外壳层分布两个壳粒原子为另一类，称为氦元素。外壳层三个、四个等等原子分别被分类到元素周期表中的不同元素中去，如外壳层8个壳粒原子为氧元素，外壳层9个壳粒原子为氮元素等。由于涡旋运动生成同元素原子的环境条件差异，原子质量不完全一致，存在一定的分布或具有统计性，所谓原子量实际上是同元素原子质量统计平均值，称为元素原子量统计平均值原理。这个元素原子质量统计性是量子力学中波函数统计与光谱线存在一定宽度的本质或根源。实际上量子力学波函数统计性与海森堡测不准关系所解释的量子现象等都可以用此原理加以解释的。对于重元素原子内层壳粒可以看成原子核外围壳粒群加上外壳层粒子。最外壳层的对称趋势，使其具有除最里层两个外，其它具有8个象限各占一个的对称分布趋势。
这三条原子基本原理所构成的原子结构可以对应等价量子力学基本关系，为了与量子力学关系对应，在上述原子基本原理基础上进一步描述。对于周期性电磁场变换或电磁波，实际上是磁场能密度与电场能密度的周期性变换，而它们能密度之和仍是非周期的能密度。如电磁场能密度坐标描述为w=μH² εG²，其中μ为导磁率，ε为电介质系数，H为磁场强度，对应涡旋在场中描述的磁涡量，G为电场强度，对应平动在场中描述的电动量。它们分别是
H=H。Sin2π(νt-ι/λ)
G=G。Cos2π(νt-ι/λ)
当√μ=√ε，代入上式电磁场能密度为不变数。光不过是原子级辐射电磁波量子流。热量或红外线不过是分子级辐射电磁波量子流。相位调整后，都可以用电磁波函数或波动方程描述。波函数平方表示其能密度或粒子数密度，用以表示强度。
对于一般粒子，尤其原子外壳层粒子来说，通常处于周期性交换状态，只有粒子间交换频率整数倍时，交换才能同步并处于较稳定状态，可用位能描述。粒子周期运动波动函数
φ=φ。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι)
其平方或共轭乘积为能密度或粒子数密度。能密度与粒子数密度间差一个量子能量，即量子能量乘以粒子数密度为能密度。但场的描述对于空间一点某时刻的一个粒子来说，只能理解为出现的几率密度，它的意义等价于量子力学对波函数的几率解释。其中量子的能量为E=hν，速度υ=λν，动量为p=h/λ。这几个公式等价于德玻罗意波公式。
对于粒子间同步交换实际意义是具有场的驻波运动方式，存在一系列波节，即周期性交换相位在此空间位置上相位的相反而波动抵消或交换同步。如原子核与周围壳粒交换，而壳粒绕核且沿着这些波节运动，交换才是同步有效的。距离核不同位置波节所具有位能不同，愈远位能或能级愈大，通常用主量子数或径量子数描述。对基壳粒是如此，而绕基壳粒的谐壳粒更多一项相对基壳粒位能而且愈远位能或能级愈大，通常用轨道量子数或角量子数描述。涡旋壳粒本来就具有自旋，其正反向（实际上是轨道对称趋势引起的）分别用正负自旋量子数表示。此时壳粒波函数可用定态波函数或定态波动方程描述。
φ=φ。Sin(-2πι/λ)=φ。Sin(-2πpι/h)
d²φ/dι²=-(-2π/h)²p²φ。Sin(-2πpι/h)=-(4π²/h²)p²φ
=-(4π²/h²)2m(E-U)φ=-(8π²m/h²)(E-U)φ
d²φ/dι² (8π²m/h²)(E-U)φ=0
其中动能等于总能减去位能，即p²/2m=E-U。因此量子力学在这里都可以找到对应等价解释关系。
