Развивая ядерную теорию Резерфорда, ученые пришли к мысли,что сложная структура линейчатых спектров обусловлена происходящими внутри атомов колебаниями электронов. По теории Резерфорда, каждый электрон вращается вокруг ядра, причем сила притяжения ядра уравновешивается центробежной силой,возникающей при вращении электрона. Вращение электрона совершенно аналогично его быстрым колебаниям и должно вызывать испускание электромагнитных волн. Поэтому можно предположить,что вращающийся электрон излучает свет определенной длины волны, зависящей от частоты обращения электрона по орбите. Но,излучая свет, электрон теряет часть своей энергии, вследствие чего нарушается равновесие между ним и ядром; для восстановления равновесия электрон должен постепенно передвигаться ближе к ядру, причем так же постепенно будет изменяться частота обращения электрона и характер испускаемого им света. В конце концов,исчерпав всю свою энергию, электрон должен «упасть» на ядро, и излучение света прекратится.
В 1913 г. Бор предложил свою теорию строения атома, в которой ему удалось с большим искусством согласовать спектральные явления с ядерной моделью атома, применив к последней так называемую квантовую теорию излучения, введенную в науку немецким физиком Планком. Сущность теории квантов, сводится кто-му, что лучистая энергия испускается и поглощается не непрерывной струей, как принималось раньше, а отдельными малыми, но вполне определенными порциями —квантами энергии. Запас энергии излучающего тела изменяется: скачками, квант за квантом; дробноечисло квантов тело не может ни испускать, ни поглощать.
Применив квантовые представления к вращению электронов вокругядра, Бор положил в основу своей теории три очень смелых предположения, или постулата. Хотя эти постулаты и противоречат законам классической электродинамики, но они: находятсвое оправдание в тех поразительных результатах,, к которым они приводят, и в том полнейшем согласии, которое обнаруживается между теоретическими результатами и огромным числом экспериментальных фактов.
Пользуясь законами элементарной механики, можно доказать, что запас внутренней энергии атома, состоящего из ядра и одного электрона, тем больше, чем дальше от ядра находится электрон. Принормальном состоянии атома каждый электрон: находится наближайшей к ядру орбите и атом обладает наименьшим запасомэнергии. При сообщении атому энергии извне электрон может перейти на одну из более удаленных орбит, причем запас его энергии будет тем больше, чем дальше от ядра находится орбита, на которую он переходит. Иначе это выражают, говоря, что такой-то электрон находится на более высоком энергетическом уровне. Если внешнее воздействие достаточно велико, то электрон может быть совсем выброшен за пределы атома и атом превратится в ион. Переход электрона с удаленной орбиты на более близкую сопровождается потерей энергии. Потерянная атомом при каждом переходе энергия превращается в один квант лучистой энергии. Частота излучаемого приэтом света определяется радиусами тех двух орбит, между которыми совершается переход электрона. Обозначив запас энергии атома приположении электрона на более удаленной от ядра орбите через I2, а наболее близкой через I1и разделив потерянную атомом энергию I2 — I1 на константу Планка, получим искомую частоту:
Величина п получила впоследствии название главного квантового числа.