1869 онд Оросын эрдэмтэн Д.И.Мендлеев элементүүдийн үелэх систем нээсэн нь атомын сургаалийн цаашдийн хөгжилтөд чухал хувь нэмэр болсон. 19-р зууны эцсээс физикийн шинжлэх ухааны хөгжилт нэлээн өндөр түвшинд хүрч бодисын нарийн бүтэцтэй холбоотой асуудал руу орж эхэлсэн Үүний тод жишээ нь атомын цацруулах гэрлийн спектрийн судалгаа рентгэн туяа, цацраг идэвхит чанарыг нээсэн явдал болно.

1897 онд Английн эрдэмтэн Дж.Томсон эгэл бөөм электроныг нээсэн ба электрон нь атомын бүрэлдэхүүнд ордог болох нь тогтоогдсон. Ийм учраас атом нарийн төвөгтэй бүтэцтэй болох нь тогтоогдсон. Атомын бүтцийн тухай 1910 онд Дж.Томсон анхны загварыг зохиов. Харин 1911 онд Английн эрдэмтэн Э.Рэзэрфорд Дж.Томсоны загвар буруу гэдгийг баталж, атомын цөмт загварыг зохиосон бөгөөд өнөө хүртэл энэ загвар хэрэглэгдэж байна.

1913 онд Данийн эрдэмтэн Н.Бор устөрөгчийн атомын цацргалтын спектрийг тайлбарлах, атомын цөмт загварын онолыг үндэслэх анхны амжилттай оролдлогыг хийсэн ба энэ нь микро ертөнцийн хүрээнд болж буй үзэгдэл юмсын зүй тогтлын онол- квант механикийг бүтээн босгоход чухал чиглэл, суурь нь болсон. Н.Бор өөрийн энэ онолыг бүтээхдээ Планкийн квантын тухай таамаглалыг ашигласанаас гадна сонгодог механикаас бүрэн татгалзахгүйгээр түүний зарим ойлголтуудыг хэрэглэсэн нь уг онолыг хагас квант, хагас сонгодог механикийн агуулгатай болсон юм. Тиймээс энэ онол хэдийгээр устөрөгч ба түүнтэй төстэй системийн шинж чанарыг тайлбарлаж чадсан боловч харин гели болон олон электронт атомуудын талаар туршлагатай тохирохгүй дүгнэлтэнд хүрсэн юм.

Микро ертөнцийн дотор явагдаж буй үзэгдлийн мөн чанарыг бүрэн тусгасан тууштай онолыг бүтээх ажил цаашид эрчимтэй үргэлжилж 1920 онд Германы эрдэмтэн В.Хайзанберг, Австрийн эрдэмтэн Э.Шредингер, Английн эрдэмтэн П.Дирак нар квант механик гэж нэрлэгддэг энэ онолыг боловсруулж, ингэснээр олон электронт атомын бүтэц, шинж чанарыг тайлбарлаж, Мендлеевийн үелэх ситемийн учир ойлгогдох болсон юм.

Атомын спектрийн зүй тогтол, устөрөгчийн атомын спектр, Бальмерийн томъёо.
Бие биетэйгээ харилцан үйлчлэлцэлд оршихгүй, өөрөөр хэлбэл маш сийрэг, хийн атомуудын цацралын спектр нь тусгаар салангид шугамнуудаас тогтдог ба иймд үүнийг шугаман спектртэй цацрал гэнэ. Атомын спектрийн байршил эмх замбараагүй бус харин цуврал гэж нэрлэгддэг бүлгүүдэд нэгддэг болохыг эрдэмтэд тогтоосон. Устөрөгчийн атомын спектрийн шугамууд, түүнийг нээсэн Швейцарийн эрдэмтэн И.Бальмерийн нэрээр Бальмерийн цуврал гэж нэрлэгддэг.

Хэрвээ хийн цахилалтын хоолойг устөрөгчөөр биш харин азотоор дүүргэвэл маш нягт байршсан шугамуудаас тогтсон тусгаар салангид бүрхүүл бүхий спектр үүсэх ба түүнийг судалт спектр гэдэг. Хоёр атомт N2 молекулаас тогтсон азотын хийн цацрал нь судалт спектртэй ба түүний гарал үүсэл нь шугаман спектртэй цацралаас өөр учир шалтгаантай. Харин улайссан утаснаас үүсэх цагаан гэрлийн спектр нь тасралтгүй байна. Нарнаас гаргах гэрлийн спектр ч мөн ийм байдаг. Ийм спектрийг нил спектр гэнэ.

Хэрвээ цагаан гэрлийг нэг атомт хий, жишээлбэл устөрөгч дундуур нэвтрүүлж түүний спектрийн зургийг авч үзвэл нил спектрийн дотор саланги тусгаар хар шугамнууд байгааг ажиглаж болно. Үүнийг шингээлтийн спектр гэнэ. Эдгээр шугамнуудын байрлал нь устөрөгчийн спектрийн хурц тод шугамнуудын долгионы уртуудтай тохирдог, өөрөөр хэлбэл хий /устөрөгч/ нь өөрийн цацруулдаг спектртэй ижил спектртэй цацралыг тусаж буй гэрлээс шингээж авдаг байна.

Устөрөгчийн атомын цацралын спектрийн Бальмерийн цуврал дахь шугамуудад харгалзах долгионы уртыг тогтоож болох томъёог Шведийн физикч Ридберг анх нээж олсон. Энэ томъёонд байгаа R-г Бидбергийн тогтмол гэдэг ба R=1.0973731*10-3 (A)-1 гэсэн тогтмол тоон утгатай. Бальмерийн цувралаас гадна устөрөгчийн атомын спектр дотор түүний ультра ягаан ба инфра улаан мужуудад хэд хэдэн цувралууд байгааг тогтоосон.

Цувралын нэр: Спектрийн муж: Цувралын томъёо: Цувралын хязгаар(n=∞)
Лайманы цуврал Ультра-ягаан 911.27°A
Бальмерийн цуврал Харагдах гэрэл 3645°A
Пашений цуврал Инфра-улаан 8201.4°A
Брэкетийн цуврал Инфра-улаан 14580°A
Пфундын цуврал Инфра-улаан 22782°A

Атомын бүтцийн загвар, Резерфордын туршлага
Электроныг нээснийхээ /1897/ дараагаар Английн эрдэмтэн Дж.Томсон радио идэвхит чанар, кадорын туяа, эерэг цэнэгтэй ион үүсэх зэрэг үзэгдэлүүдэд тулгуурлан 1903 онд атомын бүтцийн тухай анхны загварыг дэвшүүлсэн. Энэ загвар ёсоор атом нь 10-8 см радиустай бөмбөрцөг бөгөөд эерэг цэнэг энэ бөмбөрцгийн дотор жигд тархсан үүл байдалтай тархах ба сөрөг цэнэгтэй электронууд нь уг эерэг цэнэгийнхээ үүл дотор шигтгэсэн үрлүүд мэт байрлана. Эерэг цэнэгийн нийт хэмжээ бүх электроны цэнэгийн нийлбэртэй тэнцүү учир атом бүхэлдээ цахилгаан саармаг байна. Томсоны загварын бурууг Э.Резерфордын туршлага баттай нотолж өгсөн. Ийнхүү Томсоны атомын загвар нь бодит байдалд тохирохгүй гэдэг нь нотлогдсон тул цаашид хэрэглэхээ больсон бөгөөд түүнийг атомын бүтэц, тогтцыг тайлбарлах гэсэн анхын оролдлогын нэг жишээ болгон үздэг юм. Атомын бүтцийн талаар Томсоны дэвшүүлсэн загварыг шалгах, түүний доторх эерэг ба сөрөг цэнэгүүдийн байршилтыг тандах туршлагын аргуудын нэг нь атомын цэнэгтэй, хурд ихтэй бөөмөөр буудаж түүний сарнилыг /хазайлтыг/ судлах явдал байсан.

1911 онд Английн эрдэмтэн Э.Резерфорд анх энэ санааг сэдэж, өөрийн шавь нарын хамт алтны /z=79/ хальсан хуудсыг /зузаан 1=6*10-4 мм/ -бөөмөөр буудаж түүний сарнилыг судалсан. Резерфордын туршлагын хялбарчилсан бүдүүвч. Цацраг идэвхит элемент полоний /P0-214/-г -бөөмийн үүсгүүр болгож хэрэглэсэн ба тэр нь 7.68 МэВ ижил жигд энергитэй -бөөмийг цацруулдаг. Үүсгүүрийг хар тугалган саванд байрлуулж, түүндээ -бөөмийн маш нарийн богцыг гаргаж авахын тулд багц хязгаарлагч нүхтэй хоёр коллиматорыг ашигласан байна. Нимгэн хуудсыг дайрч нэвтлэн гарсан -бөөм нь хүхэрт цайр /ZnS/-р бүрхсэн дэлгэц /Э/ дээр тусч сцинтилляц явагдаж гэрлийн оч үүссэх учир түүнийг микроскофоор харж тоолж авна. Сарнилын өнцгийг Ө-р тэмдэглэсэн ба микроскоф, дэлгэц нь сарниулагч нимгэн хуудасны төвийг дайрсан тэнхлэгийг тойрч эргэх боломжтойгоор хийгдсэн учраас янз бүрийн Ө өнцгөөр сарнисан -бөөмийг ажиглаж тоолж болно. Мөн агаарын молекул дээрхи -бөөмийн сарнилыг арилгахын тулд багажийг агаарыг нь соруулж авсан битүү савны дотор байрлуулжээ.

Резерфорд, Гейгэр, Марсден нарны туршлага дээр ихэнх -бөөм нимгэн алтан хуудсыг ямар ч хазайлтгүйгээр нэвтэрч гарч байгааг тогтоосны зэрэгцээ мөн их өнцгөөр / Ө≥90°/ сарнисан -бөөм байгааг илрүүлэв. Туршлагын энэ материалыг нарийн задлан шинжилсний үндсэн дээр -бөөмийн энэхүү хүчтэй сарнил нь атомын дотор маш бага зайд их масстай эерэг цэнэг төлөрч хүчтэй цахилгаан орон үүссэнээс болж үүснэ гэсэн дүгнэлтийг Резерфорд гаргасан. Электроны масс -бөөмийнхөөс даруй 700 гаруй бага учраас электрон дээр ийм хүчтэй сарнил болж чадахгүй тул гагцхүү атомын эерэг цэнэг нь л түүний бараг бүх масс агуулсан маш бага орон зайг эзлэх ёстой болно. Энэ дүгнэлт дээр тулгуурлан 1911 онд Резерфорд атом нь түүний бараг бүх массыг агуулсан маш бага хэмжээтэй / r~10-15 м/ эерэг цэнэгтэй цөм ба түүнийг тойрсон электроны электроны үүлнээс тогтоно гэсэн атомын загварыг дэвшүүлсэн.

Атомын энэ бүтцийг цөмт-загвар гэж нэрлэдэг. Резерфорд атомын цөмийн кулоны цахилгаан орон дээр явагдах -бөөмийн сарнилын онолыг боловсруулж, сарнисан -бөөмийн тоо сарнилын өнцгөөс хэрхэн хамаарч тархах томъёог гаргасан.