Dall'analisi della radiazione emessa e assorbita da un atomo, è possibile capire come è fatto l'atomo stesso?
Ecco un paio di considerazione derivate dagli esperimenti dell'epoca.

1. Nel caso del sodio, abbiamo visto che lo spettro di emissione era uguale allo spettro di assorbimento. Questo però è vero solo se ci si limita ad osservare la parte dello spettro che corrisponde alla luce visibile. Più in generale, si trova che lo spettro di emissione è più ricco dello spettro di assorbimento, cioè mostra le stesse righe dello spettro di assorbimento più altre righe ancora;
2. Anche se la radiazione che incide sull'atomo ha solo frequenze f maggiori di una certa frequenza f₁, lo spettro di emissione dell'atomo può mostrare righe a frequenze minori di f₁

Il fisico danese Bohr  dimostrò che questi due fatti erano compatibili con una struttura dell'atomo diversa da quella prevista dalla fisica classica. Vediamo le ipotesi di Bohr.

1. Prima ipotesi: la configurazione elettronica di un atomo (non ionizzato) prevede soltanto un insieme discreto di energie possibili, dette livelli energetici dell'atomo.
2. Seconda ipotesi: l'emissione di radiazione o di assorbimento da parte di un atomo ha luogo solo quando l'atomo passa da uno stato di energia E_n a uno stato di energia E_m. In questo caso la frequenza f della radiazione è legata al salto energetico dalla formula