Saçıcı metal yapraktan floresans (çinko sülfürlü) ekrana gelen alfa parçacıklarının birim yüzeye düşen sayısı, metal yaprağın kalınlığıyla, metal yaprakta birim hacimdeki atom sayısıyla ve atomdaki çekirdek yükünün karesiyle doğru orantılıdır. Deneyler pek çok çekirdeğin yaklaşık küresel geometriye sahip oldukları ve tüm çekirdeklerin yaklaşık aynı yoğunluğa sahip olduğunu gösterdi. Thomson, kendi atom modelinde, elektronların pozitif madde içinde gömülü ve bu nedenle de hareket edemez olduğunu tasarlamıştı. Rutherford modelinde elektronlar durgun olamaz. Elektronlar elektrostatik çekim sonucu spiral bir hareketle çekirdeğe düşecektir (klasik fizik yasalarına göre)? Oysa atomlar yadsınamaz kararlılıklarıyla ortadadır.
Rutherford modeli şu iki soruyu yanıtlayamıyordu:
1. Elektronlar, çekirdek üzerine düşmeden nasıl hareket ediyor?
2. Çekirdek boyutu on üzeri eksi on dört metre ve daha küçük boyutlarda olduğu halde pozitif yük, bu küçük ve yoğun hacimde nasıl dağılmadan durabiliyordu?
Atomik yapı problemi ilgisini çekmiş olan Niels Bohr(1885-1962), yaratıcı cesaretli bir adım attı: klasik fiziğin bazı kurallarını bıraktı ve onun yerine atomik yapı problemine Max Planck'ın ve Albert Einstein'in kuantum kuramını uyguladı. Dikkate değerdir ki o zamanlar bilinen kuantum kuramının birkaç özelliği problemi çözebilirdi-klasik fizikle çelişki konusuna aldırış edilmediği sürece. Bohr, basitçe, çekirdek etrafındaki yörüngelerdeki elektronların ışık yaymadıklarını ve atomların yaydığı ışığın bir başka fiziksel yapının sonucu olduğunu varsaydı. Bohr, Planck'ın enerjinin kuantlaşması fikrinin, elektronlar için ancak belli yörüngelerin mümkün olduğu anlamına geldiğini gösterdi. Atomların kararlılığını açıklamak için Bohr, yörüngedeki elektronun onun altına düşemeyeceği en düşük enerjili yörünge(daha doğrusu enerji düzeyi) konusunda bir önermede bulundu. Bir elektron daha yüksek bir yörüngeden,daha alçağına düşerken,böylece enerji kaybederken, bu elektronu taşıyan atom ışık yayar,bu da kaybedilen enerjiyi taşır. Yalnızca belli elektron yörüngelerine izin verildiği için,elektronların yörüngeler arasında yalnız belli sıçramalar olabilir ve sonuç olarak,yayılan ışığın enerjisi kuantlaşır.. Işığın enerjisi rengi ile bağlantılı olduğu için,atomlar tarafından ancak belli renklerde ışık yayılabilir. Bu şekilde Bohr'un kuramsal atom modeli, gizemli spektrum(tayf) çizgilerinin varlığını açıklamaktadır. Her farklı atomun tek ve belli renklerde ışık yaydığını ifade eden deneysel olarak gözlemlenmiş gerçek, atomların kuantumlu yapısını açığa çıkarmıştır. Bohr'un atomunun enerji düzeylerini imgelemenin bir yolu, harp gibi, yaylı bir müzik enstrümanı düşünmektir. Çalındığı zaman her yaydan belli bir titreşim veya ses çıkar. benzer şekilde bir elektron,atomdaki yörüngelerde atlarken, belli bir titreşimi veya rengi olan ışık yayılması olur. bu da kesintili ışık tayfının kaynağıdır. Bohr yeni fikirlerini,tek bir protonla onun çevresinde yörüngede tek bir elektronu olan en basit atoma, hidrojene uyguladı. Böyle basit bir atom incelemenin avantajı,elektronun izin verilen yörüngelerinin kesin olarak hesaplanabilir olması ve bu nedenle de hidrojenden çıkan ışık tayfının belirlenebilmesidir.
Hidrojen atomuna uygulandığı kadarıyla Bohr kuramının temel fikirleri şöyledir:
1. Elektron, protonun çevresinde Coulomb çekim kuvvetinin etkisi altında dairesel bir yörüngede hareket eder.
2. Atomda yalnızca belirli yörüngeler kararlıdır. Bu kararlı yörüngeler,elektronun(dolaysıyla atomun) ışıma yapmadığı yörüngelerdir (Enerji sabit ya da kararlı olduğundan elektronun hareketini tanımlamak için klasik mekanik kullanılabilir).
3. Işık yaymayan atom,yani en düşük enerjili atom için temel durumdaki atom nitelemesi yapılır. Enerji almış bir atoma ise uyarılmış atom denir. Uyarılmış atomlar, temel duruma geçerken ışık yayınlar. Bu sıçramalı,ani geçiş,klasik olarak gösterilemez ya da ele alınamaz. Bu sıçramalı geçişte fotonun frekansı,elektronun yörüngesel hareketinin frekansından bağımsızdır.
4. Elektron yörüngesinin izin verilen büyüklüğü,elektronun yörüngesel açısal momentumuna dayanan ek bir kuantum koşulu ile belirlenir. Başka anlatımla elektron n=1, 2, 3, 4... gibi özel tamsayılarla gösterilen baş kuant sayılı enerji düzeylerinde bulunabilir.
Bohr'un kendi teorik atom modeline dayanan hidrojen ışık tayfı ile ilgili hesapları, deneysel olarak gözlemlenmiş olan tayfa yeterince uygun sonuç verdi. Kuram ile deney arasınd
