新的困难
1．原子的稳定性
卢瑟福的关于原子结构模型的论文发表后，当时在物理学界的反响并不强烈。查遍1912年前后的物理学期刊，几乎没有什么人提到过卢瑟福的原子模型，更不要说对他的成就作出高度评价了，这是什么原因呢？
那是因为卢瑟福的原子模型有一个非常明显的“致命伤”。按照经典物理学的电磁理论，任何作加速运动的电荷，都要辐射出电磁波。例如，我们听收音机时接受到的无线电波，就是从广播电台的发射天线那里来的。这天线里有电流在不断地来回流动（即振荡），这种作加速运动的电流辐射出电磁波，它就是我们收到的无线电波。在卢瑟福的原子模型中，电子环绕着原子核在旋转，它们也在作加速运动，于是也应辐射出电磁波来。这样看起来，原子就像一座微型广播电台，在不断地向外辐射电磁波。电子在辐射电磁波时，它本身的能量将要减少；对于不停地旋转着的电子来说，由于它们不间断地辐射电磁波，它们自身的能量将消耗殆尽，最后，由于受原子核所带正电荷的吸引，电子会落到原子核上。但实际情况与此相反，原子是非常稳定的，这说明原子是长寿的。这个事实与卢瑟福模型所描绘的短命原子图像是不相符的。问题出在那里呢？
2．原子的线光谱
我们都看到过霓虹灯，一根根的玻璃管里充着氖气、氮气之类的气体。通上高压电后就会发出五颜六色美丽的光。如果把纯的氢气充进玻璃管里封好，通电之后它也会发出美丽的光来。将氢气发出的可见光用一个玻璃三棱镜分光之后，可以看到它发出四种颜色的光：红色光、蓝绿色光、靛色光、紫色光。假如再用一架光谱仪对氢原子发出的光拍照的话，在照相底片上就会看到一系列的细线条，这些线条叫“光谱线”，这样的一张照片就叫“光谱”。氢原子所发出的四种颜色的可见光，在照相底片上会留下四条光谱线。利用专门的仪器和方法，可以测得它们的波长分别为：
红色的Hα线 波长为6562．10埃
蓝绿色的Hβ线 波长为4860．74埃
靛色的Hγ线 波长为4340．10埃
紫色的Hδ线 波长为4101．20埃
这几个波长数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有这么一些波长的光谱线，我们就能断定这种化合物里一定含有氢。其他各种元素的原子光谱，也都有这样的特点，各有各的特征波长，只要找到某些波长的光谱线，就能断定有某种元素的原子存在。但为什么一种元素的原子总是发射那么几种波长的光谱线呢？为什么它的光谱线波长不多不少正好是那么一些数值呢？长期以来这些问题谁也回答不上来。
卢瑟福的模型与人们关于光谱的知识也有矛盾。我们知道，电子绕核运动，因有加速度而发出电磁辐射，这无疑是原子光谱的来源。电子发出辐射的频率与其绕核运动的周期直接相关。如果它们的轨道逐渐变小，电磁辐射的频率就会逐渐降低，从光谱上看应当形成连续光谱，但实际上我们所看到的原子光谱却由许多分立的谱线所组成，这些谱线所表明的电磁辐射频率对任何一种元素来说都是确定和稳定的。
上述问题表明：尽管原子的有核模型有其非常成功的地方，但在构想原子模型的问题上，还存在着严酷的困难。这些困难甚至不能通过对模型做简单的修正而得以解决。要想理解原子，就必须在这门学科的探索途径上作出重大的改变。
玻尔假设
20世纪的初期，在物理学的发展史上是一段魔术般的、令人生畏而又振奋的时期，到处充满着似乎是互相矛盾的事情：不但光既像粒子又像波动——具有波粒二象性，而且原子里面电子绕核旋转的形象也与事实统一不起来。而这一切，正是预示重大变革即将来临的象征。在卢瑟福原子模型遇到极大困难时，一位丹麦青年物理学家使这种原子模型转危为安，他的名字叫尼尔斯·玻尔。
玻尔于1885年出生在丹麦首都哥本哈根的一个书香门第，他一生的活动与荣誉，都与“哥本哈根”这个名字分不开。品学兼优的玻尔在哥本哈根大学毕业后，从一个基金会那里获得了一个到国外留学深造的机会。1911年，年轻的玻尔慕名来到剑桥的卡文迪许实验室，追随举世闻名的J·J·汤姆孙学习物理学。
玻尔研究的课题是金属中的电子理论，为了继续深入研究的需要，他来到曼彻斯特的卢瑟福实验室，准备在那儿学习一些放射性实验方面的知识。当时正是卢瑟福提出他的行星式原子模型后不久。喜欢结交的玻尔通过与同事们的交谈讨论，对原子物理学发生了强烈的兴趣。他干脆把金属电子理论的研究搁置起来，一头扎进原子模型的研究中去了。他相信原子有核结构的猜想是正确的，但又认为建立在实验基础上的卢瑟福模型同当代的物理学说是水火不相容的，这种矛盾并不表示卢瑟福模型不行，而是预示着在原子世界中存在着全新的物理规律，这种规律是经典物理学所不能解释的，必须从根本上另找出路。于是，他毅然决定不应该再把经典电磁理论的规律强加于原子。他想到了普朗克的能量子假说，他把有核结构的思想与能量子假说结合起来，对卢瑟福的模型加以修正，于1913年提出了他的原子结构模型，迈出了革命性的一步。为了克服经典物理学对卢瑟福的诘难，玻尔作出了两个基本假设：
第一，原子内部的电子在绕原子核旋转时，只能在一些特定的轨道上运行，不能在其他轨道上运行；并且“规定”，电子在这些轨道上作加速运动时，既不吸收能量也不辐射能量。电子在每一个稳定轨道上运行时，原子都有一定的能量。由于一圈一圈的电子轨道是不连续的，因此，相对应的原子能量也是不连续的，这些不连续的能量值组成了原子的一系列“能级”。并且在离核近的轨道上电子的能量较低，在离核远的轨道上电子的能量则较高。
第二，当电子从较高能级（能量为E1）跃迁到较低能级（能量为E2）时，它将发出一定波长的光，其光辐射的能量（hυ）恰好等于这两能级的差值。
按照玻尔的上述假设，可以很自然的说明为什么原子具有稳定性以及为什么原子发射出的光谱线总是具有完全确定的频率（即原子的线状光谱）。
玻尔的假设保留了卢瑟福模型中的合理部分，并且进而能够说明原子的稳定性等客观事实。在这个假设的基础上，人们可以推导出原子线状光谱的经验公式。而这个假设不久之后也被实验（夫兰克——赫兹实验）证实了。这一模型的建立是原子结构研究的重大进展，也是量子理论发展的重要里程碑。它的出现立即引起物理学界的关注。一位著名的物理学家其后评价说：“玻尔的理论开辟了一个新的研究航向……从这以后，物理学家们开始学会去提出正确的问题，而提出正确的问题往往就是解决问题的一大半。”
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