电子的发现使汤姆逊想到，原子也有结构，原子由电子和另一带正电的部分所组成。他设想原子中带正电的部分以均匀的电荷体密度分布在一个大小等于整个原子的球内，而电子则一个一个地分布在球内的不同位置上。由于电子很轻，所以原子的质量将集中在带正电的部分上。
1908年，卢瑟福做出了α粒子对金属箔散射的实验。实验在真空中进行。放射性元素镭放出一束高速α粒子，垂直射到金属箔上。α粒子与金属箔的原子发生作用后沿不同的散射角φ射出。实验发现，大多数α粒子经过金属箔后与原来的入射方向偏差不多，即散射角较小。少数α粒子的散射角却很大，有的甚至接近180°。
汤姆逊原子模型在α粒子散射实验面前不能解释。
在他的原子模型中。原子的正电荷均匀地分布在整个原子中，正电荷的体密度必然不大，α粒子受到的电场斥力较弱，高速运动的α粒子能够克服电场斥力，通过原子中均匀分布的正电荷，因而这种模型无法解释α粒子的大角散射。所以，汤姆逊原子模型被否定了。
卢瑟福模型
为什么α粒子有大角散射呢？卢瑟福认为带正电的α粒子一定是受到极强的电场斥力作用，才会发生大角散射，只有正电荷集中才有这种现象。
1911年卢瑟福根据α粒子散射的科学事实，提出了有核原子模型：原子中心是一个很小、很重的带正电的原子核，电子绕着核而旋转，好像行星绕着太阳运转样。卢瑟福用这类似太阳系的模型解释了α粒子散射实验，同时正式提出了原子核的概念。
玻尔模型
卢瑟福原子模型虽然能解释α粒子的散射实验，但是模型过于粗糙，没有说明外围电子的分布及运动规律。
原子光谱的研究，特别是氢原子光谱的研究，对原子模型的演变过程起一重要的作用。
用摄谱仪拍摄氢原子光谱，可以看出氢原子光谱是由彼此分立的平行亮线所组成，这种光谱称为线光谱。
其中每条亮线代表一种波长的光，称为谱线。分析线光谱，可以发现谱线按照一定规则分列。不仅是氢原子，各种元素的原子都发出自己特有的线光谱。线光谱是原子的特征之一。氢原子不仅在可见光部分有光谱线，在光谱的紫外区、红外区及远红外区也发现了氢原子的光谱线。
氢原子内有一个电子绕核旋转。根据经典电磁理论，电子绕核的加速运动应该引起电磁波的发射，而所发射的电磁波的频率就等于电子绕核旋转的频率。随着能量的辐射，轨道半径应逐渐减小，从而旋转频率也将不断增大。这样所发射的电磁波应当有一较宽的频率范围，即连续的光谱带。显然，经典的电磁理论不能解释由实验观察到的氢原子的线光谱，卢瑟福的原子模型遇到了困难。为了解决这一困难，丹麦物理学家玻尔提出了玻尔假说。玻尔假说有三点：（1）电子在绕核运动时，只有电子的角动量L等于h2π的整数倍的那些轨道才是稳定的。即L=nh2π，n=1，2，3，…
式中，h为普朗克常数；n称为量子数；
（2）电子在上述假设许可的任一轨道上运动时，原子具有一定的能量En，不辐射也不吸收能量，这称为定态：（3）原子从一个能量En的定态跃迁到能量级的另一个定态时，辐射或吸收具有一定频率的光子，光子的频率是ρ=|En-Ekh|。
根据玻尔假说所提出的玻尔原子模型，电子绕核旋转有许多分立的轨道，电子轨道半径，电子绕核旋转速度、原子能量不可以取任意值，只能取一系列不连续的值，即它们量子化。原子从能级En跃迁到能级Ek，放出单色光的频率。玻尔假说很好地解释了氢原子的线光谱的规律。
由玻尔假设所建立的玻尔原子模型完善了卢瑟福的原子模型，人们称玻尔模型为定态跃迁原子模型。
玻尔—索末菲模型
索末菲对玻尔的原子理论作了发展。索末菲认为，电子绕核旋转的轨道为椭圆轨道，轨道平面在空间取向方位不连续，只能存在一些不连续的方位，即空间的量子化。
玻尔—索末菲的原子模型在一定程度上反映了原子内部运动的客观规律。但是，由于仍然应用了经典力学去研究电子轨道运动，尽管加上量子条件，还是没有跳出经典理论的范畴，没有摆脱轨道这一概念。所以，长时期里人们描述原子结构时总离不开轨道。
电子云模型
由于德布罗意的波粒二象性假设，证明了微观粒子具有波动性，才对原子、电子等微观粒子的本质有了进一步的认识。
电子的波动性使原子的电子轨道概念失去了意义，而只能说在离开原子核周围空间某处发现电子的概率是多少。把概率密度的分布称为电子云。为了形象地描述电子云，把电子在原子核周围空间可能出现的地方画小黑点，黑点越密，概率密度就越大，犹如一层带负电的电子云。玻尔模型中所说的电子轨道，只不过是电子出现概率最大的区域而已。
从汤姆逊模型、卢瑟福模型、玻尔模型、玻尔一索末菲模型、电子云模型的不断递进的科学事实，说明了假说方法的作用。虽然假说只是一种猜测，而且它包含着不确切、不可靠的成分，但是在自然科学发展史上，它是人们认识向客观真理接近的方式。
这是因为，第一，假说是对自然现象有根据的推测，假说的不断修正、补充和更新，通过逐步逼近，会更多地、更正确地反映客观现实的某些方面。所以，它是人们的认识向客观真理接近的方式。第二，假说是思维的发展形式，因为科学不能“等待訇成定律的材料纯粹化起来”以后，再进行思维，在此以前，“如果把运用思维的研究停下来，而定律也就永远不会出现”，科学也就无从发展。
（七）原子核模型
一种科学理论的形成和发展，往往是通过许多互相排斥，互相补充的假说迅速更替的形式来实现的。这些新、日假说，彼此补充，丰富发展，结成相互继承的关系。因此，多种假设的兼容并蓄是假说走向科学定律的形式之。在地球地壳是怎样运动的这一问题，科学史上就筒“地球收缩说”、“地球膨胀说”、“大陆车阀说”、“大陆漂移说”、“地幔对流说”、“海底扩张说”等多种假说，正由于它们之司相互继承的关系，它们才发展成为目前具有强大生命力的“板块构造说。”关于太阳系起源的探索，由于感性材料的不断丰富和理论水平的不断提高，迄今为止，出现过30多种不同的假设。
原子核也有结构，核内的质子、中子是如何排列的，为了探讨原子核的结构，出现了很多原子核模型。
第一种常用到的模型是玻尔的液滴模型。原子核是。墩于组成，从静电力的观点看，质子之间有静电场力，这种力当然是斥力，不可能导致原子核的稳定性，所以除了这种静电斥力之外，任何两个核子之间还应有互相吸引的力，才能使原子核稳定，这种力称为核力，它的作用范围很小，又称为短程力。根据核力的性质，玻尔认为，核的构造与原子的构造有原则的不同，原子核内没有中心。
玻尔把原子核看做液滴，核子想像为与液滴内的分子一样。好像液滴内的分子要受到表面的张力的约束一样，在核表面附近的核子都受到内部核子的吸引力，不能任意离开原子核。好像液滴蒸发时，动能特别大的分子可以逸出液面一样，只有动能特别大的核子才有可能从核内飞出。好像液滴处于低温状态情况下，液滴内分子动能较小一样，在稳定的原子核内，核子的动能也比较小。液滴模型成功地解释了原子核的结合能，还可以说明重核的裂变现象。
第二种常用的模型是壳层模型。物理学家对稳定同位素的研究发现，凡是核内的质子数或中子数（Z或N）为2、8、20、28、50、82、126的核，最具稳定性，这些数称为“幻数”。例如，42He及168O的平均结合能比相邻的核的平均结合能大。其他如，8838Si（Z=38，N=50），13856Ba（Z=56，N=82）、14058Ce（Z=58，N=82）、12050Sn（Z=50，N=70）、20882Pb（Z=82，N=126）等等，它们也有较大的稳定性。这种现象可以用核内的质子或中子像原子的外层电子一样，按照壳层排列来解释。
像原子核外电子的壳层容纳电子一样，核内每个壳层能容纳的最大质子或中子数是有限制的，当一个壳层被填满时，核就特别稳定，且一般有较低的能量，而当质子或中子数是“幻数”时，它们正好填满一个壳层，因此这些核具有较大的稳定性。
原子核模型的种类很多，但至今还没有个模型，能够解释所有的实验现象。每个模型只能解释某一领域内的核现象。后来，玻尔等人又提出核的综合模型，这个模型认为原子核具有液滴的性质，又具有壳层结构，这就是兼容并蓄。综合模型虽然综合上述两种模型的优点，仍不能完全反映原子内部的结构，仍需与其他模型兼容并蓄。
对某种自然现象的多种假说并存并不是坏事，人们可以比较它们，有比较才有鉴别。例如月球的起源，就有好几种假说。
第一种假说称为“俘获说”。它认为月球的平均密度只相当于地球密度的3/5，而且两者的化学成分又大不相同，所以不正确。因此情况很可能是这样：月球和地球本来分别处在相去甚远的不同部位，它们各由当地的不同物质所形成。月球原先是太阳系里的颗小行星，在一次偶然的运行中，靠近了地球，由于地球的引力作用，它便被地球俘获并成了环绕地球旋转的卫星。有人戏称，可以将地球与月球比作邂逅相遇遂成天作之合的夫妻。
第二种假说称为“同源说”。它认为地球的直径只是月球直径的3．7倍，相去并不悬殊。假如真如“俘获说”所述的那样巧合，月球靠近了地球引力圈，像地球这么颗并不很大的行星，要俘获个像月球那么大的小行星似乎不可思议。于是，有人假说：地球和月球同出源，是从同个快速旋转的尘埃云中产生的。它们之所以有不同的平均密度和化学成分，乃是由于原始星云中的金属成分在行星形成之前已先行凝聚成团。地球形成的时候，一开始便以大团的铁作为核心，并在其外围吸积了许多密度较小的石物质。月球的形成稍晚，它由地球周围残余的非金属物质聚集而成，因而密度较小。有人以“同源说”的观点，戏称月亮是地球的妹妹。
第三种假说称为“分裂说”。它认为月球曾是地球的组成部分，二是原为一体。40多亿年前，当时地球处于高温熔融状态，自转很快，从赤道区飞出一大块物质，形成了月球。太平洋便是月球分裂出去的残迹。在“分裂说”中，月亮又成了地球的女儿，这种理论面临着许多难题，因为要达到足以把月球质量抛出去，它必须2．5小时自转一周，可是地球从来也没有转过那么快，更难解释的是地球与月球的物质化学组成不同，将它们连成一体说不通。
第四种假说是“新俘获说”。它认为太阳系九大行星、卫星，包括月球，都诞生于原始太阳系星云。46亿年前，在原始太阳周围充满了大量微粒子，它们聚集、旋转、碰撞、密度加大、引力增强，稳定性被破坏、分裂，以至形成小行星雏形。无数小行星围着原始太阳旋转，又不断地碰撞、凝集、成长，最后才形成今天的样子。月球在原始星云中诞生，与地球经历了差不多的演化过程，在各种力的作用下被地球学获。
现在，人们普遍接受了“新俘获说”，人们的认识的不断深入，正是对于各种不同假说的比较、评价、鉴别、修正而成的。
（八）
世界上万物不离其宗，一切物质都是由元素组成的，而元素的基本单位是原子。原子又是可分的，它是由电子和原子核组成；可是原子的内部结构是怎么样的呢？
最初，英国物理学家汤姆逊做了一个原子模型的假设。他设想原子中带正电的部分以均匀的电荷体密度分布在一个大小等于整个原子的球内，而电子则一个一个地散布在球内的不同位置上。由于电子很轻，所以原子的质量将集中在球内的不同位置上。
为了说明他的假设，他认为原子好像一块带葡萄干的面包，电子就像葡萄干一样分布在正电荷中，而正电荷就像面粉一样紧密而均匀地分布着。汤姆逊这么一个很抽象的描述，用葡萄干面包就很形象地解释清楚了。
汤姆逊的原子结构模型，因为经不起以后的科学实验的检验，最终被人们所抛弃了。这是因为人们在进行α粒子散射实验时，发现了实验现象与汤姆逊原子结构的假设是矛盾的。
1911年新西兰科学家卢瑟福提出了原子的核式结核的假设，成功地解释了α粒子散射的实验。卢瑟福认为，原子的结构，形象地说像一个小小的太阳系，其中心是一个体积很小的原子核，它的体积还不到整个原子体积的一万亿分之一，可是原子核却集中了原子所带的全部正电量和几乎全部原子的质量。在原子核的外边有带负电的电子绕核旋转，好像地球围绕太阳旋转一样。卢瑟福把原子模型用行星式形象化使人们对原子结构的理解一目了然。
思维是一种过程，它可以抽象地进行，也可以形象化地进行。当个学龄前小朋友思考一加一等于多少时，这是一种抽象思维过程，让他思考一个苹果加一个苹果时，他的思维就形象化了，因为他脑海里将出现两个苹果的形象。显然，小朋友回答第二个问题要比回答第一个问题容易得多。中学生，甚至成年人要不要借助“两个苹果”来思考问题？答日：千万不要放弃这宝贵的两个苹果，借助形象来思考问题的方法正是科学方法之。
形象化方法可以化难为易，化费解为易，它直观，一目了然，且结合生活经验，许多抽象的概念竟变得鲜活、生动起来。让我们看下面一个生动例子。
在实验测量时有三个术语，即正确度、精密度和精确度，以它们来评价测量的结果。
测量结果的正确度是指测量值与真值（物理量在客观上确定的数值）的接近程度。测量的目的就是要力图得到真值。正确度高，说明多次重复测量的值接近真值的程度好，即系统误差小。所以，正确度是反映测量结果系统误差大小的术语。
精密度是指多次重复测量所得结果相互接近的程度。精密度高，说明重复性好，多次测量误差的分布密集，即偶然误差小。所以，精密度反映测量结果偶然误差的大小。
精确度是指综合评定测量结果重复性与接近真值的程度。精确度高，说明精密度和正确度都高。
这三个术语初读时比较费解，为了更好地理解这三个术语，可以用大家都很熟悉的射击打靶的形象去描述和类比，竟十分容易理解。