Atomiteoria
Atomimallin kehitys > 1900-luvun atomimallit

Tutkittuaan sähkön kulkua katodisädeputken tyhjiössä Sir Joseph Thomson keksi elektronin vuonna 1897. Thomson oletti, että elektronit ovat osa atomia, niinpä hän julkaisi vuonna 1904 ensimmäisen elektronit sisältävän atomimallin. Siinä atomi esitettiin kimmoisana, positiivisena pallona, jonka sisällä on negatiivisia elektroneita. Ulospäin atomi oli sähköisesti neutraali. Koska atomin oli havaittu lähettävän sähkömagneettista säteilyä ja lisäksi tiedettiin sähköisen varauksen kiihtyvän liikkeen aiheuttavan säteilyä, Thomson päätteli elektronien värähtelevän atomin sisällä ja näin myös säteilevän.
Vuonna 1909 uusiseelantilainen ydinfysiikan pioneeri Ernest Rutherford päätti testata Thomsonin atomimallin erityisellä sirontakokeella. Hän pommitti ohutta kultalevyä alfa-hiukkasilla ja seurasi niiden siroamista kultalevyyn törmäämisen jälkeen. Koska suurin osa positiivisesti varautuneista alfahiukkasista ei muuttanut kulkusuuntaansa mutta osa niistä muutti suuntaansa jopa yli 90 astetta, Rutherford esitti, että atomissa on pieni positiivinen ydin ja sitä ympäröivä negatiivinen elektroniverho. Rutherfordin atomimallia voi verrata aurinkokuntaan, jossa aurinko vastaa atomin ydintä ja planeetat elektroneita. Rutherford myös väitti, että ydintä kiertävien elektronien keskeiskiihtyvyys aiheutti kokeissa havaitun atomin säteilyn.
Ernest Rutherfordin oppilaana englannissa opiskellut tanskalaisfyysikko Niels Bohr korjaili ja tarkensi Rutherfordin atomimallia. Hän sai aikaan mallin, jota vieläkin käytetään esimerkiksi kouluissa selkeytensä ja yksinkertaisuutensa vuoksi, vaikkei se vastaakaan todellisuutta täydellisesti. Merkittävin muutos on Bohrin tuoma käsitys, että elektroneilla on vain tiettyjä määrättyjä kiertoratoja atomissa, ja jokainen rata edustaa tiettyä energiatilaa. Näin ollen elektroni, joka siirtyy ulommalta radalta ydintä lähempänä olevalle radalle, luovuttaa energiaansa sähkömagneettisena säteilynä. Tämä kumosi täysin Rutherfordin teorian keskeiskiihtyvyyden säteilyvaikutuksesta. Jokaista elektronin mahdollista siirtymistä radalta toiselle vastaa yksi spektriviiva atomin spektrissä.
Bohrin malli on kuitenkin puutteellinen; se ei päde kuin vety­atomille ja yksi­­elektroniselle atomille. Näissäkään tapauksessa se ei selitä atomien spektrien hieno­rakennetta. 
On nimittäin osoittautunut, että esimerkiksi Balmerin sarjan mukaiset spektri­viivat muodostuvat itse asiassa useammasta lähellä toisiaan olevasta, mutta toisistaan erottuvasta viivasta. Tämän selittämiseksi Arnold Sommerfeld esitti vuonna 1915 tarkennetun atomi­mallin, jonka mukaan elektronien kierto­radat eivät välttämättä ole ympyröitä vaan ne voivat olla myös ellipsejä. Bohrin teorian mukaisen pää­kvantti­luvun lisäksi oli otettava käyttöön myös sivukvanttiluku, jonka Sommerfeldin mallissa tulkittiin kuvaavan radan eksentrisyyttä. Lisäksi suhteellisuusteorian tuloksista seurasi, että ellipsit jatkuvasti kiertyivät tasossaan eli niissä esiintyi peri­heli­liike.
Erwin Schrödinger korvasi myöhemmin Bohrin ja Sommerfeldin mallit kvanttimekaanisella atomimallilla, jonka mukaan elektroneilla ei ole määritettävissä olevia kiertoratoja, vaan niillä on tietty todennäköisyys sijaita tietyssä avaruuden pisteessä.