Pierwszym teoretycznym modelem atomu uwzględniającym ideę kwantów był model sformułowany przez Nielsa Bohra. Koncepcja atomu zakładała ruch elektronów wokół centralnego jądra, tak jak planety krążą wokół Słońca. Uczony założył, że elektrony te zajmują tylko niektóre orbitale. Każdy z tych orbitali ma ściśle określoną energię, która musi być całkowitą wielokrotnością kwantu podstawowego . Nie występują orbitale o energiach ułamkowych.
Elektron absorbując kwant promieniowania elektromagnetycznego może przeskoczyć na orbital o wyższej energii, a przechodząc na orbital zlokalizowany bliżej jądra, czyli o niższej energii emituje promieniowanie o energii równej różnicy między dwoma poziomami.
Ponadto Bohr założył, że dany orbital może być obsadzony tylko przez określoną liczbę elektronów.
Na podstawie modelu atomu Bohra możliwe było wyjaśnienie określonych linii widma emisyjnego i absorpcyjnego atomów.
Jednak równanie opisujące zależności między jasnymi liniami w widmie wodoru udało się sformułować dopiero Balmerowi. Przewidział on również istnienie piątej linii w zakresie widzialnym. Od jego nazwiska te pięć linii nosi nazwę serii Balmera.
Uczony podejrzewał również, że muszą istnieć składowe widma poza zakresem widzialnym, czyli w podczerwieni i nadfiolecie.
Faktycznie zostały one później odkryte i od nazwisk odkrywców noszą nazwy serii: Lymana, Paschena, Bracketta i Funda.
W przypadku atomu wodoru rozróżnienie między seriami jest łatwe. Natomiast w przypadku innych pierwiastków sytuacja jest utrudniona przez nakładanie się na siebie poszczególnych linii.
Od bardzo wielu lat fizyków nurtowała sprawa natury światła. Pierwsze teorie dotyczące tego zagadnienia powstały jeszcze w XVII wieku. Wtedy to Huyghens wysunął tezę, że światło rozchodzi się w przestrzeni w postaci fali. Były to podwaliny pod falową teorię światła.
Potem jednak zaczęła dominować teoria, że światło to strumień cząstek. Teoria korpuskularna dominowała w XVIII wieku.
Wraz z rozwojem nauki wyniki doświadczeń dostarczały dowodów na podstawie których można było stwierdzić, że światło w pewnych warunkach zachowuje się jak fala, a w innych może być traktowane jako zbiór cząstek. Ma więc dwoistą naturę, korpuskularno - falową.
Zjawiska, które można wytłumaczyć dzięki falowej naturze światła to np. interferencja, dyfrakcja czy polaryzacja światła.
Natomiast na gruncie natury korpuskularnej można wytłumaczyć np. efekt fotoelektryczny oraz efekt Comptona.
Zjawisko fotoelektryczne polega na wybijaniu przez fotony elektronów z zewnętrznych powłok elektronowych. W zjawisku tym cała energia fotonu zostaje przekazana elektronowi.
Natomiast efekt Comptona opiera się na zderzeniach fotonu z elektronem z wewnętrznych powłok elektronowych , podczas którego foton oddaje elektronowi część swojej energii. Pojawia się foton wtórny o mniejszej energii.
Okazuje się, że dualizm korpuskularno- falowy dotyczy nie tylko światła, ale i cząstek elementarnych. Każdej cząstce o masie m przypisuje się falę (tzw. falę de Broglie'a) o określonej długości.
