原子是物质的基本组成单位，了解原子结构对于理解物质性质具有重要意义。原子的结构一直是科学家们研究的重点，探索其神秘面纱。原子细胞核内带正电荷的质子和不带电荷的中子组成，外围以高速运动的带负电荷的电子构成。这种结构决定了其化学性质。
早在19世纪初，托姆逊通过实验发现，在气体放电过程中，会产生电子流，即阴极射线。他进一步发现，阴极射线中的粒子带负电荷、质量很小，于是提出了“电子”概念，并提出了“葡萄干模型”，即认为原子是一个球形带正电荷的团块，这些正电荷均匀地分布在球中，电子随机地分布在球内。
不久，卢瑟福和玻尔先后提出了原子的“卢瑟福模型”和“玻尔模型”。卢瑟福在实验中发现，大部分α粒子穿过了金属箔，而极少数被散射回来，他通过计算发现，这些少量的α粒子与原子核相遇并被散射回来。这证明了原子内存在着小而极其重的中心部分——核，核外整个原子十分空旷。而玻尔对原子的构成提出了一种新的解释，即原子核周围不是电子随机分布，在一些特殊的电子轨道上，电子能量是量子化的，他的理论由于解释了氢光谱的现象，被一致认可和采用，被称为“玻尔理论”。
随着科学技术的不断进步，人们对原子结构认识越来越深入。1957年，陈省身等科学家发现，铁原子核居然存在两种状态，即自旋向上和向下的状态。这种现象被称为“超精细结构”。20世纪60年代初，基于计算机数据的理论研究验证了这个现象的正确性，一次次推进人类对原子结构的认识和理解。
