研究原子结构是和研究热辐射与物质的相互作用完全不同的一个领域，在这个领域里，人们又一次独立地遭遇到了量子观念。从这里最终奠定了量子力学的基础。
原子光谱的实验规律
要研究原子结构，在当时，除了放射性粒子对物质材料的轰击以外，最重要的手段就是通过原子发光现象来得到原子的光谱，从对光谱的分析得到有关原子结构的信息。
人们在收集大量的光谱资料的基础上，归纳出一些经验规律：
（1） 氢原子光谱的巴耳末系的里德伯公式。
在氢原子的光谱的可见光区，存在一系列的谱线，各根谱线的波长，或者频率，或者波数满足一定的纯粹数值上的相互关系：
总结起来，氢原子的核外电子的状态必须由四个量子数来描述，这就是主量子数n，决定了电子在原子里的能量；副量子数l，决定了电子围绕核运动的动量矩；磁量子数ml，决定了电子围绕核运动的动量矩的空间取向；自旋磁量子数ms，决定了电子自旋的动量矩的空间取向。
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