โครงสร้างอะตอมแบบใหม่
้กำหนดลักษณะของอะตอมดังนี้

1.อะตอมแบ่งออกเป็นชั้น ๆ แต่ละชั้นจะมีพลังงานประจำตัวซึ่งมีค่าไม่เท่ากัน เรียกว่ามีระดับพลังงานต่างกัน ระดับพลังงานภายในอะตอมจะเป็นช่วง ๆ ไม่ต่อเนื่อง

2.ระดับพลังงานที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะมีพลังงานต่ำสุด (คือ E₁) เรียกว่าระดับพลังงานในสภาวะพื้น (ground state) ระดับพลังงานที่ต่ออกไปอีก คือ E₂ , E₃ , . …. จะมีพลังงานสูงขึ้นตามลำดับ ระดับพลังงานนอกสุดของอะตอมจะมีพลังงานในตัวสูงสุด

ตั้งแต่ระดับพลังงาน  E₂  , E₃ , . …. เป็นต้นไป  เรียกรวมกันว่า  Allowed  state  energy

3.อิเล็กตรอนที่กระจายอยู่ในระดับพลังงานเหล่านี้จะต้องมีพลังงานในตัวเท่ากับพลังงานประจำระดับนั้นจึงจะอยู่ในสภาวะที่เสถียร  และสามารถโคจรอยู่ในระดับพลังงานนั้นได้  เช่น 

     -    อิเล็กตรอนที่จะโคจรอยู่ในระดับพลังงานที่  1  จะต้องมีพลังงาน  E₁

     -     อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานที่ 2 จะต้องมีพลังงาน E₂   

 

     ถ้าอิเล็กตรอนมีพลังงานเปลี่ยนไปจากเดิมจะทำให้ไม่เสถียร  เช่น 

    -    อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับ  E₁  เมื่อได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น จะขึ้นไปอยู่ในชั้น E₂  , E₃ , . ….  ซึ่งทำให้ไม่เสถียร  อิเล็กตรอนจะพยายามกลับมาสู่ตำแหน่งเดิมเพื่อให้อยู่ในภาวะที่เสถียรตามเดิม  โดยการคายพลังงานส่วนหนึ่งออกมา

          พลังงานของอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ นิวเคลียสประกอบด้วยพลังงานศักย์ (คือพลังงานที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนหรือกับนิวเคลียส)  และพลังงานจลน์

(คือ พลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน) 

 

           ปกติอนุภาคทุกชนิดจะอยู่ในภาวะที่เสถียรที่สุดเมื่อมีพลังงานในตัวต่ำที่สุด  ดังนั้นในภาวะปกติผลรวมของพลังงานทั้งสองชนิดของอิเล็กตรอนจะมีค่าต่ำสุด  (สมมติให้เป็น  E₁ ซึ่งก็คือ พลังงานในสภาวะพื้น (ground  state) นั่นเอง

           เมื่อมีการเผาหรือใสไฟฟ้าเข้าไป  อะตอมจะได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น  ทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานสูงขึ้นสมมติให้เป็น  E₂ ซึ่งเรียกว่า  “ภาวะกระตุ้น  Excited  state  energy”  ในภาวะที่ถูกกระตุ้นนี้อิเล็กตรอนจะมีพลังงานสูงขึ้น ซึ่งทำให้ไม่เสถียร  และจะพยายามปรับตัวกลับเข้าสู่ภาวะปกติดังเดิม  ในการกลับคืนสู่ภาวะปกติ หรือภาวะพื้นตามเดิมนั้น  อิเล็กตรอนจะต้องคายพลังงานออกมาเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไป  พลังงานจำนวนนี้จะเท่ากับผลต่างของพลังงานทั้งสองระดับ

 

          ถ้าให้                     ΔE     =   พลังงานที่อิเล็กตรอนคายออกหรือได้รับเข้าไป

                                         ΔE     =    E₂  -  E₁

            พลังงานที่อิเล็กตรอนคายออกมา  (ΔE) 

         -   ส่วนใหญ่จะปรากฏอยู่ในรูปของพลังงานแสงเป็นเส้นสเปกตรัมที่มีสีต่าง ๆ ถ้าอิเล็กตรอนมีเพียง  2  ระดับพลังงาน  เส้นสเปกตรัมควรจะปรากฏเป็นเส้นเดียว   

         -    แต่จากการพิจารณาเส้นสเปกตรัมของธาตุต่าง ๆ พบว่ามีมากกว่า  1  เส้น    เช่น ธาตุไฮโดรเจนมีเส้นสเปกตรัมที่ปรากฏอยู่ในช่วงแสงขาวถึง  4  เส้นด้วยกัน  แต่ละเส้นจะมีความยาวคลื่นและพลังงานแตกต่างกันดังในตารางต่อไปนี้

      ความยาวคลื่นและพลังงานของเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจน

สีของสเปกตรัม	ความยาวคลื่น (nm)	พลังงาน  (kJ)
สีม่วง สีน้ำเงิน สีน้ำทะเล สีแดง	410 434 486 656	4.84 x 10-22 4.57 x 10-22  4.08 x 10-22 3.02x 10-22

ข้อสรุปที่ได้จากเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจน 

         1.  การที่ไฮโดรเจนมีเส้นสเปกตรัมให้เห็นถึง  4  เส้น  แสดงว่าภายในอะตอมจะต้องไม่ได้มีเพียง  2  ระดับพลังงานเท่านั้น 

         2. การที่ความยาวคลื่นไม่ได้ต่อเนื่องกัน  แสดงว่าระดับพลังงานในอะตอมควรจะเป็นช่วงไม่ต่อเนื่องกัน 

            ระดับพลังงานในอะตอมของไฮโดรเจนจะต้องมีระดับที่  3,  4, ….  ต่อ ๆ ไป ซึ่งจัดเป็นชั้น ๆ การที่มีระดับพลังงานหลายระดับ  

            แต่ละระดับมีค่าพลังงานคงที่ทำให้ผงต่างระหว่างระดับพลังงานคู่หนึ่ง ๆ มีค่าไม่เท่ากัน  แต่เป็นค่าคงที่

          เช่น 

                   ΔE     =    E₂  -  E₁

                   ΔE     =    E₃  -  E₁

                   ΔE     =    E₄  -  E₁

          เมื่อผลต่างของระดับพลังงานคู่หนึ่ง  ๆ มีค่าไม่เท่ากัน  พลังงานในส่วนที่คายออกมาจึงมีค่ไม่เท่ากันด้วย  ทำให้มีเส้นสเปกตรัมได้หลายเส้น

สรุปการเกิดสเปกตรัมของธาตุ

          1.เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานจะถูกกระตุ้นให้ขึ้นไปอยู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น ซึ่งจะขึ้นไปอยู่ระดับใดย่อมขึ้นกับปริมาณพลังงานที่ได้รับ  การที่อิเล็กตรอนขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้นนี้ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจึงพยายามกลับมาสู่ระดับพลังงานเดิมโดยการคายพลังงานออกมาค่าหนึ่ง
ซึ่งเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไปพลังงานส่วนใหญ่ที่คายออกมาจะอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  ซึ่งปรากฎเป็นเส้นสเปกตรัมที่มีสีต่าง ๆ กันในสเปกโตรสโคป

          2.การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนไม่จำเป็นจะต้องเกิดระหว่างระดับพลังงานที่อยู่ถัดกัน  แต่อาจจะมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้  จึงเป็นเป็นเหตุให้มีเส้นสเปกตรัมเกิดขึ้นได้หลายเส้น

          3.ภายในอะตอมซึ่งแบ่งพลังงานเป็นชั้น ๆ ระดับพลังงานที่อยู่ใกล้นิวเคลียสจะต่ำที่สุด  และระดับพลังงานที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสมากที่สุดจะมีค่าสูงสุด  ดังนั้นอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจึงอยู่ใกล้นิวเคลียสมากกว่าอิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูง

          4.ระดับพลังงานต่ำ ๆ จะอยู่ห่างกัน และเมื่อสูงขึ้นจะอยู่ชิดกันมากขึ้น  กล่าวคือ ยิ่งระดับพลังงานสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น

          5.เส้นสเปกตรัมของธาตุ แสดงให้เห็นถึงพลังงานที่อิเล็กตรอนคายออกมาเมื่อเปลี่ยนจากระดับพลังงานสูงมาสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า