谱实验水平的提高，人们发现了光谱具有精细结构。1896年，阿尔伯特·迈克耳孙和爱德华·莫雷观察到了氢光谱的H线是双线，随后又发现是三线。玻尔提出这可能是电子在椭圆轨道上做慢进动引起的。1916年索末菲在玻尔模型的基础上将圆轨道推广为椭圆形轨道，并且引入相对论修正，提出了索末菲模型。在考虑椭圆轨道和相对论修正后，索末菲计算出了H线的精细结构，与实验相符。然而进一步的研究发现，这样的解释纯属巧合。H线的精细结构有7条，必须彻底抛弃电子轨道的概念才能完全解释光谱的精细结构。
玻尔模型的问题