英国物理学家牛顿（ Sir Isaac Newton）曾指出日光是不同类光线的混合光。他使日光通过一块折射玻璃棱镜把日光分成它的组成色（光谱）。日光包括可见光的所有波长，因面它能给出连续光谱，有如我们熟悉的彩虹（图3－9）。日光也含有紫外光（波长极短）和红外光（波长极长），它们都能用用照相方法检出和记录下来，但它们的波长均在肉眼的范围之外。白炽的固体、液体和高压下气体能给出连续光谱。当电流通过充有低压气体的真空管时，这种气体即发光，这种光通过棱镜时显出由若干条亮线所组成的光谱（亮线光谱）。这些谱线可以照相记录下来，产生各亮线的光的波长可以根据这些线条在照相纸上的位置而计算出来。

    单原子气体所产生的亮线光谱是由特征于该气体组成元素的一组谱线组成的。由于这种光谱是由原子的受激发而产生的，因此把它们叫做原子光谱。人们们曾经做过许多尝试，试图去解释激发原子如何发射能量和为什么它会发射特定频率的光能。德国物理学家普朗克（M． Plank）在1900年做出一个结论：一种原子不能连续地吸收或发射能量，但却必须以不连续的量吸收或发射光能。这不连续的能量叫做量子。实验表明这些量子能量在数学上永远是频率y的倍数，即：

E=HV

    在式中E是能量，h是常数，叫做普朗克常数，它等于6.626×10的-27次方尔格一秒；v是频率。对氢的可见光谐中线条的光频率进行了仔细测量之后，里德堡（J．R． Rydberg）发现它们之间有如下一般式的关系：

V=R(1/N1的2次方）-（1/N2的2次方）

在式中R是里德堡常数，它的值等于3.289×10的15次方周／秒，n1和n2都是整数，n1小于n2，由此：

V=3.289*10的15次方（1/n1的2次方）-（1/n2的2次方）

    这个里德堡方程式是一个经验式，也就是说它是由试验观察导出的，而不是由理论推导出来的。

    在1913年丹麦物理学家玻尔（ Niels Bohr）为里德堡所观察到的规律性提供了理论说明。玻尔把原子描绘成一个微小的太阳系，原子核相当于太阳而电子则相应于轨道行星。依照玻尔的假定，电子绕核运动时遵守通常的力学定律。他认为一种原子只有在电子从它现有轨道上突然跃迁到另一个低能量轨道上去的时候，才会以光的形式发射出能量（图3－11）。不过这个行星理论是有缺点的，因为有人指出行星相互吸引是由于万有引力，而原子中的电子却是互相排斥的。此外，行星是在同一方向的同一面上运动的，而原子中的电子却要在一切方向上和一切平面上运动。

    玻尔发现，发射出的能量等于电子改变轨道前后原子所具有的能量的差额。他发现需要假定（与普朗克假定相一致），原子在受激发时，电子从一个能量较低的轨道跃迁向另一个能量较高的轨道，或当电子从能量高的轨道朓回到能量低的轨道上时，电子不会连续地吸收或发射能量。所吸收或发射的能量只能是不连续的量（量子）。一份能量的量子永远同辐射的频率成正比。

    根据玻尔的计算，氢原子中的电子只能具有如下式所规定的能量En：

21.79×10的-12次方 

En = ——————————   尔格

                                  N2

整数n相对应于电子所在的能级或轨道，数值一21．79×1012尔格是将电子从靠核最近的能级移到完全脱离原子某点所需的能量。

    当电子（常用e-来表示）从核外较远轨道跌落到靠核较近的轨道时就会发射能量。反之，将电子从靠核近的轨道移向离核较远的轨道时将需要吸收能量。在这些情况下，吸收或发射的能量应等于前后二能级的能量差额，并可以用玻尔方程式来计算：

       尔格      

E=En2-En1＝21.79x10的-12次方———— （1/n1的2次方-1/n2的2次方）

       原子     

在式中n1和n2是正整数，它们代表两个能级，n1是靠核近的能级，n2是离核较远的能级。