钻穿效应可以解释原子轨道的能级交错现象。
在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避免其余电子的屏蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核，这种进入原子内部空间的作用叫做钻穿效应。钻穿作用与原子轨道的径向分布函数有关。l愈小的轨道径向分布函数的个数愈多，第一个峰钻得愈深，离核愈近。由图可见，2s比2p多一个离核较近的小峰，说明2s电子比2p电子钻穿能力强，从而受到屏蔽较小，能量较2p低。
钻穿能力：
ns > np > nd > nf
能级分裂结果：
Ens
鲍林近似能级图
1939年，莱纳斯·卡尔·鲍林（
L.Pauling）根据大量实验数据及理论计算，总结出多电子原子中外层能级高低的一般次序，并用图表示出来，该图即鲍林近似能级图。
图中用小圆圈代表原子轨道，方框中的几个轨道能量相近，称为一个能级组。相邻能级组间能量差异较大，同一能级组的能量差异较小。这样的能级组共有七个，各能级组均以s轨道开始，并以p轨道告终。它与周期表中七个周期有着对应关系 。
图中s分层中只有一个圆圈，表示只有一条原子轨道；p分层中有三个圆圈，表示有三条原子轨道。由于这三个p轨道的能量相同，故称为简并轨道或等价轨道。同理，d分层有五条能量相同的轨道，即d轨道是五重简并的；f分层有七条能量相同的轨道，即f轨道是七重简并的。
n 0.7l规则
我国著名化学家徐光宪先生提出关于轨道能量的（n 0.7l）近似规律。他认为轨道能量的高低顺序可由（n 0.7l）值判断，数值大小顺序对应于轨道能量的高低顺序。还将首位数相同的能级归为一个能级组，并推出随原子序数增加，电子在轨道中填充的顺序为
1s，2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f……
例如：K原子的最后一个电子填充在3d还是4s轨道使原子能量较低呢？因为（3 0.7×2）>(4 0.7×0),所以电子应填在4s轨道上。该近似规律得出与鲍林相同的能级顺序和分组结果 。
科顿原子轨道能级图
1962年美国无机结构化学家科顿（F.A.
Cotton）用最简洁的方法总结出周期表中元素原子轨道能量高低随原子序数增加的变化规律，如图6-17所示。图中横坐标为原子序数，纵坐标为轨道能量。由图可见，原子序数为1的氢原子，轨道能量只与n值有关。n值相同时皆为简并轨道。但是随原子序数的增加，核电荷的增加，核对电子的吸引力也增加，使得各种轨道的能量都降低3。从图中又能清楚地看出原子序数为19（K）和20（Ca）附近发生的能级交错现象。从放大图中更加清楚看到从Sc开始3d的能量又低于4s。而在鲍林近似能级图中尚未反映这一点 。
