Od pradávna se spekulovalo nad složením hmoty. V antice se došlo k závěru, že nejmenší možnou částicí jsou atomy. Později se pak začala zkoumat vlastní struktura atomu.
Rutherfordův model byl vytvořen na základě pokusu s ostřelováním zlaté fólie za pomoci alfa částic. Některé částice prošly, jiné byly vychýleny a některé se například i vrátily. Rutherford tak došel k závěru, že atom je tvořen velmi malým kladně nabitým jádrem, které je obklopeno záporně nabitým elektronovým obalem.
Dalším modelem pak byl Bohrův. Ten vznikl kvůli neschopnosti předchozího modelu vysvětlit sérii spektrálních čar vodíku. Vzniká tak model na pomezí klasické a kvantové fyziky, který uvažuje, že energie atomu vodíku je závislá jen na hlavním kvantovém čísle. Pro kvantové číslo =1 říkáme, že je atom v základním stavu. Vyšší stavy (excitované) jsou pak určeny pomocí $E_{n}=\frac{E_{1}}{n^{2}}$. Pokud atom přechází z jedné energetické hladiny na nižší hladinu, vyzáří přitom foton o energii přímo úměrné rozdílu těchto energií $\mathit{hf}=E_{m}-E_{n}$, kde $n<m$.
Nejpřesnější model je pak kvantověmechanický, který kromě hlavního kvantového čísla zavádí i další čísla (vedlejší,magnetické, spinové). Pokud budeme zkoumat elektronový obal v této teorii, zjistíme, že elektrony se nacházejí na určitých energetických hladinách. Pauliho vylučovací princip pak říká, že na každé kvantové hladině mohou být nejvýše dva elektrony o stejných kvantových číslech, lišící se ve spinovém čísle.
