มีการศึกษาทดลองโดยใช้อะตอมของไฮโดรเจนในหลากหลายรูปแบบเพื่อศึกษาทางด้านฟิสิกส์อะตอม โดยหนึ่งในการศึกษาที่ถือว่าสำคัญที่สุดคือการศึกษาสเปกตรัมของไฮโดรเจน 

สเปกตรัมของแสง

จากการศึกษาสเปกตรัมของแสงพบว่า เมื่อแก๊สได้รับความร้อนจะเปล่งแสงออกมา ซึ่งนักฟิสิกส์ได้ศึกษาปรากฏการณ์นี้ในแก๊สไฮโดรเจนเช่นกัน ทั้งนี้เพื่อให้เห็นภาพมากขึ้นจะขอกล่าวถึงสเปกตรัมของแสงก่อน...แสงจากแหล่งต่างๆที่มากระทบตาแล้วมนุษย์มองเห็นเป็นสีสีหนึ่งอาจประกอบจากแสงหลายความถี่รวมกัน (หลายสีรวมกัน) หนึ่งในวิธีการจำแนกความถี่ย่อยๆที่มารวมกันคือการใช้เกรตติ้งซึ่งจะทำให้เกิดแถบสว่างของแต่ละสีที่ตำแหน่งต่างๆกัน สเปกตรัมแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่

1. สเปกตรัมต่อเนื่อง (continuous spectrum) เป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยลักษณะเป็นสีรุ้งที่ต่อเนื่องกัน แสงที่ทำให้เกิดสเปกตรัมต่อเนื่อง เช่น แสงอาทิตย์ หลอดไฟ และของแข็งร้อน

2. สเปกตรัมเปล่งออกแบบเส้น (Line emission spectrum) จะมีลักษณะเป็นขีดเส้นตรงยาวๆและบริเวณรอบๆมืดสนิท แต่ที่ทำให้เกิดสเปกตรัมประเภทนี้ เช่น แสงจากแก๊สร้อน

3. สเปกตรัมดูดกลืนแบบเส้น (Line absorption spectrum) จะมีลักษณะคล้ายสเปกตรัมต่อเนื่องแต่มีเส้นดำเป็นขีดตรงแทรกอยู่ แสงที่ทำให้เกิดสเปกตรัมประเภทนี้ เช่น แสงขาวที่เคลื่อนที่ผ่านแก๊ส

จากการศึกษาของ Kirchhoff พบว่า เมื่อใช้แก๊สชนิดเดียวกันเพื่อหาสเปกตรัม จะทำให้เส้นสเปกตรัมเปล่งออกมีความถี่เท่ากับสเปกตรัมดูดกลืน 

วัตถุดำ

วัตถุดำเป็นวัตถุในอุดมคติที่สามารถดูดกลืนสเปกตรัมได้ในทุกความยาวคลื่นได้อย่างสมบูรณ์ พร้อมกันนั้นหลังจากอยู่ในสมดุลความร้อนแล้ววัตถุดำจะแผ่รังสีออกมาทั้งหมดเป็นเส้นสเปกตรัม ซึ่งความเข้มของรังสีที่แผ่ออกมาจากวัตถุดำมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิของวัตถุดำ…ในปี ค.ศ.1900 Maxx Planck พบว่าความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของรังสีกับอุณหภูมิของวัตถุดำ ไม่ตรงกับทฤษฎีทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิม Planck จึงได้ปรับปรุงสมการของความเข้มที่สัมพันธ์กับอุณหภูมิ I(T) ให้เข้ากับค่ำจากการทดลอง และพบว่าพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (รังสีสเปกตรัม) มีค่าไม่ต่อเนื่องและเสมือนว่าพลังงานหลุดออกมาเป็นก้อนๆ

Planck เรียกก้อนพลังงานนั้นว่า ควอนตัมของพลังงาน โดยพลังงานแต่ละก้อนที่แผ่ออกมามีค่าขึ้นกับความถี่ของสเปกตรัม