由于电子质量极小，所以它很有可能是原子的一部分。为了弄清楚原子的结构，英国科学家卢瑟福（Ernest Rutherford，1871-1937）（左图）于1911年设计了用带正电的射线——阿尔法粒子（α）轰击金箔的实验，实验中观察到大多数粒子穿过金箔后发生约一度的偏转，但有极小一部分射线发生很大角度的偏转（下图），这种现象只有原子中正电荷集中在很小的体积内时才会发生，说明原子中除了电子还有一个很小的致密的核。卢瑟福证实了带正电的原子核的存在。

　　在此基础上，卢瑟福提出了原子的核式模型，即：原子中心有一个极小的原子核，它集中了全部的正电荷和几乎所有的质量，所有电子都分布在它的周围。卢瑟福从理论上推导出散射公式，后被盖革-马斯顿实验所验证，核式模型从而被普遍接受。但卢瑟福模型正负电荷之间的电场力无法满足稳定性的要求，无法解释电子是如何稳定地待在核外。

　　1913年，丹麦科学家玻尔（Niels Bohr，1885-1962）（左图）在卢瑟福模型的基础上提出：电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高；可能的轨道由电子的角动量必须是h/2π的整数倍决定（h为描述量子大小的普朗克常数）；当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率（ν ）和能量（E）之间的关系由 E＝hν 给出。

　　这个模型（右图）解决了原子结构的稳定性问题，解开了原子结构之谜。