Почнемо з введення інструментів квантової механіки, які нам знадобляться для опису електронів. Введемо ймовірнісні описи ключових фізичних властивостей: положення, імпульс, час і енергія. У наступній частині ми розглянемо електрони в найпростішій можливій моделі провідника — коробці — тобто проігноруємо атоми і припустимо, що матеріал абсолютно однорідний. Ця модель електронів у провідниках відома як «частка в коробці». Це дивно корисно, і пізніше в класі ми будемо використовувати його для опису поведінки сучасних транзисторів.
Дотримуючись умовностей квантової механіки, ми визначимо функцію, відому як хвильова функція, ψ (x, t), для опису електрона. Це, як правило, складна функція, і вона має важливу властивість, що її величина в квадраті - це щільність ймовірності електрона в заданому положенні та часі.