把原子核视同一团气体，视同气体分子的核子（费米子）在半径为R的核内彼此无相互作用地自由运动，因而可视为在无限深势阱中运动的模型。由此计算核能级并给出激发态的一些有用信息。费米气体模型的成功之处，是揭示了原子核中核子在一定条件下近乎独立的行为，在它的基础上今已发展成为壳层模型。