我們已經知道，我們看到的石頭等無機物都是由原子堆積而成的。隨便找塊石頭，放大了看，它是長這樣的。大塊的石頭是由小塊石頭堆成的，小塊石頭是由更小的像沙粒一樣的顆粒堆成的，而這一個個顆粒由更小的顆粒堆成，直到電子顯微鏡下的一個個小球般的原子。
原子堆積的無機界而我們看到的動物植物等都是由一個個細胞構成，細胞內則包裹著大量的水、有機小分子和有機大分子，比如各種蛋白質和核酸，而這些有機分子再放大了看，便可知它們也是有大量原子構建而成，主要是碳原子構成的骨架，在原子層次上，有機物與無機物沒有任何區別。
原子構建的有機界俄國化學家門捷列夫還將原子按不同的種類排成了一個元素周期表，現在我們知道，世界上的原子穩定的總共有92種，正是它們的不同堆積方式，產生了我們看到的世界。後來，人們通過核反應又合成了一些原子，合在一起，總共118種，這是我們對於世界構成的全部認識。人工合成的原子大都不穩定，很快就變成其他種類的原子。
元素周期表那麼，原子內的世界是什麼樣的呢？原子就是一個實心小球麼？核反應讓大家意識到原子內部還有結構。
湯姆生注意到有些原子會發射β射線，經驗證，β射線本質上是一種很小的帶負電的粒子流，湯姆生給這種粒子起名叫做電子。原子是不帶電的，而原子內的電子是帶負電的，所以原子內必然還有一種帶正電的東西。湯姆生由此提出了他的原子模型，即所謂的葡萄乾布丁模型。它是長這樣的，原子是一個帶正電的布丁，電子像葡萄乾一樣鑲嵌在裡面，所以電子能被發射出來形成β射線。
湯姆生原子模型湯姆生的學生盧瑟福為了證實湯姆生原子模型的正確性，利用當時新發現的另一種射線，α射線——它是一種帶正電的粒子流，後來被證實是2號元素的原子核——去轟擊金原子。實驗是這樣設計的，金箔被壓製成非常非常薄的狀態，大約只有十萬分之一毫米，也就是幾十納米，約一百層金原子；然後用每秒兩萬公裡的α粒子流去轟擊，並用一個環形探測屏其探測轟擊出來的東西。可想而知，絕大多數α粒子都直接穿透過去了，但還有一下現象很神奇。
盧瑟福實驗結果：1）探測屏上探測到的都是α粒子，沒有發現其他東西；2）大多數α粒子直接透射過去了，約1/8000被散射到同一側（即散射角大於90°），極個別的被反彈回來（散射角接近180°）。
而後，盧瑟福是這樣分析的，大多數α粒子穿透金箔說明原子內（或原子間）有較大空間，電子質量很小 ；一小部分α粒子改變路徑說明原子內部有一微粒，而且該微粒的體積很小，帶正電；極少數的α粒子反彈說明原子中的微粒體積較小，但質量相對較大。並得出結論：正電荷集中在原子中心。由此，盧瑟福否定了其老師的原子模型，並提出原子的核殼結構。它是長這樣的，正電荷位於原子的中心，併集中了原子的幾乎所以質量，就像太陽一樣，而電子像行星一樣圍繞原子核運行。
盧瑟福原子模型盧瑟福的原子模型完美地解釋了其實驗結果。然而不幸的是，電子畢竟與行星不同，行星與太陽間的引力很弱，所以發射的引力波相對於行星的動能可以忽略不計，但電子與原子核間有極強的電磁相互作用，電子的高速繞行必然發射超強的電磁波，從而使得電子能量損失巨大，很快就會落到原子核上。而現實中，我們既沒有探測到原子發射的電磁波，也沒有發現原子的坍塌。這個矛盾，是由玻爾首次解決的，他提出了所謂的「量子化條件」，以修正盧瑟福的模型。
玻爾原子模型玻爾的量子化條件是這樣的：1）電子只能在特定能量的軌道上運行，運行時不發射也不吸收能量；2）電子可以吸收能量從低軌道躍遷到高軌道，電子自發地從高軌道躍遷到低軌道，並發射特定能量的電磁波。
玻爾的這個模型看似毫無道理，卻完美地解釋了氫原子光譜的測試結果。
後來，德布羅意提出物質也有波動性的觀念，薛丁格依照這樣的觀念寫出了物質運動的波動方程，建立了量子力學，從波動方程中可以解出原子中電子的運動狀態，這就是電子云模型：電子以概率在原子附近出現，不同能量的電子，其高概率的區域是不相同的，比如1s電子概率流是球狀的，2px電子的概率流關於x軸對稱。
電子云模型最近。人們已經可按照自己的意志移動單個的原子，下面的照片是掃描隧道顯微鏡下的48個Fe原子在Cu的表面排列成直徑為14.3nm的圓圈構成一個「量子圍欄」，照片中反映的是電子密度的高低，圍欄內是電子密度波的駐波。
電子密度波這就是目前我們對於物質結構的基本認識。