α粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构，但电子在核的周围怎样运动？它的能量怎样变化？这些还要其他事实才能认识。
一、光谱
我们已经知道，用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录，即光谱。用摄谱仪可以得到光谱的照片。有些光谱是一条条的亮线，我们把它们叫做谱线，这样的光谱叫做线状谱。例如图18.3－1，除最上一条外，都是线状谱。有些光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，我们把它叫做连续谱，例如图18.3-1最上一条。
各种原子的发射光谱都是连续谱，说明原子只发出了几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线被称之为原子的特征谱线。
既然每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来确定物质和确定物质的组成成分。这种方法称为光谱分析。它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10g时就可以被检测到
二、氢原子光谱的实验规律
许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结果的重要途径之一。
从氢气放电管可以得到氢原子光谱。1885年，对当时已知的，在可见光区的14条谱线做了分析，发现这些谱线个波长可以用一个公式来表示。如果采用波长λ的倒数，这个公式可写作：1/λ＝R（1/22－ 1/n2）n=3、4、5.......
式中R叫做里德伯常量，实验测得的值为R＝1.10×107m-1。这个公式称之为巴末尔公式，他确定的这一组谱线称之为巴末尔系。
除了巴末尔系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴末尔公式类似的关系式。
三、经典理论的困难
卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。但是经典物理学家既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。
按照经典物理学，核外电子受到原子的库仑引力的作用，不可能是静止的，它一定是以一定的速度绕核转动。既然电子在运动，它的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波。也就是说，它将把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去。因此，电子绕核转动这个系统是不稳定的，电子会失去能量，最后一头栽在原子核上。但是事实不是这样，原子是个很稳定的系统。
另一方面，根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率，就是它绕核转动的频率。电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转的也就越来越快。这个变化是连续的，也就是说，我们应该看到原子辐射的各种频率（波长）的光，即原子的光谱应该总是连续的。而实际上我们看到的是分立的线状谱。
这些矛盾说明，尽管经典物理学理论可以很好地应用于宏观物体，但它不能用于解释原子世界的现象，引入新观念是必要的。