核能（也稱為原子能）是通過核反應從原子核釋放的能量。這種能量可以通過阿爾伯特·愛因斯坦的質能方程E=mc²來描述，其中E代表能量，m代表質量，c代表光速。這個方程表明，能量和物質是等價的，即物質在轉變為能量時會釋放出巨大的能量。例如，一個原子質量單位（1u）對應的能量為E=mc^2=1.6605* (10)^(-27)* ((2.9979* (10)^8))^2J≈ (14.923585* (10)^(-11))(1.6022* (10)^(-19))eV=931.5* (10)^6eV≈ 931.5MeV。
對於氫原子，其總能量可以表示為核外電子動能和原子勢能的總和。氫原子的能級可以通過公式E_n=\frac{E_1}{n^2}來計算，其中E_1=-13.6eV，n表示能級的量子數。隨著n的增加，能級逐漸降低，但當n趨向於無窮大時，E趨向於0，此時原子電離，即核外電子脫離了原子核的束縛。
在更複雜的化學環境中，如多電子原子或離子，其能量計算涉及到更複雜的量子化學方法，如HF—SCF方法。這種方法計算的能量包括原子實能量與價層能量的總和，具體計算公式較為複雜，但可以通過該方法計算在特定條件下的原子或離子的能量，具有較高的準確性。