根据爱因斯坦的相对论理论，质量和能量都是物质的属性。任何具有一定质量 m 的物体，它相应的能量公式表示为：

 E= mc2 (1-3)式中 c 是真空中的光速，c=299 792 458m·s-1（大约每秒 30 万公里）。此式称为质能关系式，它表示质量和能量可以互相转换。

能量国际单位为焦耳（简记为 J），但在核物理中常用电子伏特（简记为 eV）作为能量单位。

1eV 表示一个电子在 1V 电位差下所获得的能量，约相当于 1.6x10-19J。前述已知，原子核由中子和质子组成。那么原子核的质量就应当等于核内中子和质子的质量之和，然而实际情况并非如此。精确的质量测量表明，实验测出的原子核质量总是小于构成它的核子质量之和。组成某一原子核的核子质量之和，与该原子核实际质量之差称作质量亏损△m。如果物体质量改变了△m，那么它的能量也必然产生相应的变化，即： △E=△m c2(1-4)△E 称作原子核的结合能，即各核子结合在一起构成原子核时所释放的能量。质量亏损越大，结合能越大，核子间结合的越紧密，原子核就越稳定。

每一个原子核都有自己的结合能。如果把各种原子核的结合能除以原子核中的核子数，就会得到每个核子的平均结合能或称作比结合能。