十九世紀，物理學突飛猛進，取得一係列輝煌的成就，但仍有一些懸而未解的東西，其中原子為何物就在探討之列。
1894年，牛津大學名譽校長、英國前首相索爾茲伯裏在一次講演中說：“每種元素的原子是什麼？是不是一種運動？或一件東西？或是一個漩渦？或是一個具有惰性的點？它的可分性是否有限度……所有這些問題都像過去那樣一直深深地籠罩在黑暗之中。”盡管當時許多科學家一直在原子物理學領域辛勤耕耘，但還是沒有人能對此問題作出一個確切的解釋。那麼原子是什麼樣的？1903年，湯姆生（1856～1940年）想象而提出“麵包夾葡萄幹”式的原子結構的模式。他認為正電荷散布在整個原子中，就像葡萄幹散布在整個麵包中一樣。盧瑟福（1871～1937年）不同意湯姆生的說法，因為這種模式在許多實驗中解釋不通。
原子的真實麵目究竟是怎樣的呢？當他看到天上的星星時，從中受到了啟發，這些星星表麵上也像葡萄幹一樣散布著，其實它們的位置是有嚴格的運行規律的。九大行星圍繞著太陽旋轉，太陽就是它們的核心。α粒子倒彈，一定是碰到了位於原子中心的相當結實的物質——恐怕是原子的核心，才被反彈回來的，四周的電子一定圍繞著原子核而旋轉著。這樣，盧瑟福的想象終於揭開了原子結構的神秘麵紗，得到科學界的承認。
首先揭示光譜線之間定量規則的人是巴爾默，在朋友的提議下，他將氫光譜中四條可見光波長的數字加以分析，得到巴爾默公式，裏德保和裏茲也分別提出他們的公式，這些對玻爾的研究都提供了寶貴的資料。
如何解釋線光譜、元素周期表、放射性、原子內部有帶負電的電子之間的關係，物理學家們眾說紛紜，提出了各種各樣的原子模型，有土星模型、中性模型、磁原子模型、實心帶電球體模型、量子化原子模型、有核原子模型。其中僅實心帶電球體模型及有核原子模型比較有價值。
當今世界，一般人都知道，世界上的各種物質都是由分子組成的，原子又構成了分子。凡是存在於地球、月亮、太陽，以及其他星球上的東西，無一不是由原子所構成。千千萬萬難以計數的原子形成了宇宙萬物。原子非常小。據科學家估計，在一個大頭針的頂部能擺放一億多個原子。若將1億個世界上最大的原子排成一條直線，也僅有4毫米長。原子太微小了，用肉眼和顯微鏡是不可能看到的。
使科學家能夠窺視原子內部的第一件工具，是由威廉·克魯克斯爵士研製的克魯克斯管。克魯克斯管有許多形式，通常都是玻璃做的，一塊板是陽極，另一塊板是陰極。若把管內的空氣抽得越來越稀薄，充電時管內就充滿了種種不同顏色的光輝。由於這種光像是來自陰極，所以把它叫做陰極射線。如果將克魯克斯管適當改造，把管的一端做成平麵，並塗上磷來加強熒光，就做成了今天的電視顯像管。