1897年前後，科學家們逐漸確定了電子的基本特征，並確立了電子是各種原子的相同成分。通常情況下，原子是電中性的，既然所有的原子都有帶負電的電子，那麽其中必然有帶正電的物質。20世紀初，提出了兩種不同的假說。
在1904中，湯姆遜提出原子中的正電荷分布在體積密度均勻的球體中，而帶負電荷的電子分布在球體的不同位置，分別以壹定的頻率振動，從而發出電磁輻射。這個模型被形象地比作“堅果面包”模型，但模型理論與實驗結果相矛盾，很快就被放棄了。
在1911中，盧瑟福提出原子的中心是壹個帶正電的重核，與整個原子的大小相比，它是非常小的。電子圍繞原子核旋轉，類似於行星圍繞太陽旋轉。這個模型被稱為原子的核模型，也稱為行星模型。從這個模型得出的結論與實驗結果符合得很好，並很快得到認可。
根據經典電磁理論，電子應該自動輻射能量，使原子的能量逐漸降低，輻射的頻率逐漸變化，所以發射光譜應該是連續的。由於能量的降低，電子沿著螺旋逐漸靠近原子核，最後落在原子核上，所以原子應該是壹個不穩定的系統。
但實際上原子是穩定的，原子發出的光譜是線性的，而不是連續的。這些事實表明，從宏觀現象的研究中建立起來的經典電動力學不適用於原子中的微觀過程。這就需要進壹步分析原子現象，探索原子內部運動的規律性，建立適合微觀過程的原子理論。
1913年，丹麥物理學家玻爾在盧瑟福提出的核模型基礎上，結合原子光譜經驗定律，應用1900年普朗克提出的量子假說和1905年愛因斯坦提出的光子假說，提出壹個原子所擁有的能量形成不連續的能級。當能級躍遷時，原子會