Теоретические предпосылки.
а). Для объяснения особенностей (дискретности) спектров нагретых тел немецким ученым Планком 1900 г. была предложена теория, основанная на предположении, что энергия не излучается атомами непрерывно, а испускается отдельными мельчайшими неделимыми порциями – квантами, величина которых зависит от частоты излучаемого света:\(\Delta E = h\nu \),
где \(\Delta E\) – энергия кванта, Дж; \(\large\nu \) - частота, с^-1; h = 6,626∙10^-34 Дж.с – постоянная Планка (мера дискретности), одна из фундаментальных постоянных, она входит во все квантово-механические соотношения.
Согласно уравнению Планка энергия тела может меняться на величину, кратные \(h\nu \). Излучая квант света, атом переходит из одного энергетического состояния в другое.
б) Построенная на этих представлениях модель атома водорода по Бору позволила рассчитать его спектр, результаты хорошо совпали с экспериментальными данными. Однако, она оказалась непригодна для объяснения строения сложных атомов, начиная с гелия. Даже для атома водорода она не смогла объяснить тонкую структуру линейчатого спектра.
В 1924 году Луи де Бройль (Франция) высказал идею о том, что материя обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Согласно уравнению де Бройля,

\(\large\lambda = \frac{h}{{mv}}\)
т.е. частице массой m, движущейся со скоростью v, соответствует длина волны \(\lambda \).
Как правило, встретив две точки зрения, которые диаметрально противоположны, мы полагаем, что если одна из них истинна, то другая – непременно ложна. Нам трудно бывает принять, что возможны и иные уровни понимания: не "или или", а "и и", когда из двух взаимоисключающих концепций истинными могут оказаться обе, и в равной мере. Современному знанию известны объекты, которые могут быть описаны только как перечнем признаков, исключающих друг друга. Так свет представляет собой одновременно и волну и частицу. То же самое электрон. Он частица и в то же время волна, хотя одно исключает другое. Еще пример: в каждый данный момент электрон находится в определенной точке своей орбиты и в противоположность этому в тот же каждый момент он пребывает во всех точках пути своего движения.
Явление, которое может быть описано только признаками, исключающими друг друга, называется антиномией. Принцип антиномии известен не только в науке. Так по буддийской традиции об одном и том же предмете могут быть высказаны два противоположных суждения, при этом они не должны пониматься как противоречие.
Главное в науке гипотеза, если она правильная. Так и с гипотезой де Бройля уже в 1927 году были обнаружены у электронов как волновые, так и корпускулярные свойства. Было открыто явление дифракции электронов, т.е. при прохождении пучка электронов через дифракционную решетку на фотопленке наблюдается такая же дифракционная картина, как при прохождении излучения с длиной волны \(\lambda \), рассчитанной по уравнению де Бройля.
Возникла необходимость изменить представление об электроне как о микроскопической заряженной частице, подчиняющейся тем же законам, каким подчиняются макроскопические тела. Возникла необходимость разработки новой теории, применимой к микрочастицам.
в) В 1925-1926 годах Гейзенберг (Германия) и Шредингер (Австрия) разработали теорию квантовой механики, описывающую движение микрочастиц.
На основании этих предпосылок была построена теория строения атома. Согласно принципу неопределенности невозможно утверждать, что электрон, имеющий определенную скорость, находится в данной точке пространства, здесь можно использовать лишь вероятностное описание.