氢原子光谱背后竟有如此多奥秘，至今仍待深入研究。早在1885年，物理学家巴耳末在观察星体的氢光谱中发现了一个规律，即这些谱线的波长关系可以唯象地表达为一个简单的经验公式，即巴耳末公式。在三年后的1888年，瑞典物理学家里德伯在研究碱金属谱线时，发现了碱金属谱线的规律，并将巴耳末公式推广成为了著名的里德伯公式。里德伯公式将巴耳末公式对于氢原子谱线的规律诠释又巴耳末系系推广到了氢原子中所有的线系。
尽管里德伯公式是一个很好的经验公式，但它背后的原理我们无从得知。
在1911年，卢瑟福根据他的同事盖革和马斯顿的实验结果提出了著名的卢瑟福模型。在卢瑟福的原子模型中，人们第一次了解到原子中有一个质量集中且带正电的核，称为原子核。1913年，玻尔提出了氢原子的玻尔模型。
在玻尔的模型中，他提出电子只能做一些特定的经典运动：氢原子中的电子绕核运动；这些电子只能在一些特定的分立轨道（能级）上运动，在同一轨道上运动的电子有相同的特定的能量，并且不会向外辐射；电子在从一个能级“跳跃”到另一个能级时通过吸收或者放出特定能量的光子才能获得或者失去能量。
在1917年，爱因斯坦基于当时的旧量子论提出了一个关于自发辐射，受激辐射和受激吸收的唯象理论。在爱因斯坦的文章中，他用两个系数A、B来描述这三个过程。其中A与自发辐射有关，而B与受激辐射和受激吸收有关。爱因斯坦根据他的假设重新推导得到了普朗克的黑体辐射公式，并且根据热力学原理指出了自发辐射，受激辐射和受激吸收三种过程之间的关系。
1926年，薛定谔写下了薛定谔方程。
人们可以通过薛定谔方程来计算系统的动力学演化。但是如果简单地来看这个问题，我们将原子的哈密顿量带入薛定谔方程，假设初始原子中的电子处于某一本征激发态，根据量子力学原理，系统将继续保持在该状态，不会跃迁到较低的能级上去。这一结果与玻尔当初的定态假设相符，但是却无法解释自发辐射的现象。但人们很快就找到了这问题中缺失的一环，即辐射场。
在1927年，狄拉克划时代地提出了辐射场的量子理论，并用其通过薛定谔方程直接推到得到了爱因斯坦的A、B系数表示。这也被视为量子电动力学的开端。
在20世纪40年代，随着微波技术的发展，人们的实验测量技术有了很大的进步，随之也带来了新的发现。兰姆发现氢原子的两个能级存在微小的差异，而根据狄拉克先前的理论，这两个能级应该是具有相同的能量的。这时，产生了另一种观点，自发辐射来源于电磁场的真空涨落。
在1948年，威尔顿在他的文章中提出，自发辐射可以被认为是涨落场的作用下造成的辐射。韦斯科夫在更早时期也曾表述过类似观点。但很快，大家逐渐认同这两种观点本质上是一致的。
如果说真空是实在的，我们是不是能够通过改变原子所接触的真空来改变原子的辐射行为呢？根据量子力学原理，如果我们利用一个谐振腔，在腔的筛选下只有波长恰好能在腔中形成驻波的模式能存活下来。
这样我们就得到了一个有限尺度，模式分立的“人造真空”。通过改造谐振腔的性质，我们可以对其中原子的行为进行操控。在这种思想的推进下，诞生了被称为腔量子电动力学的学科。这一学科的发展推动了人们对原子量子态的操控技术的进步，同时也在众多量子力学实验，量子计算，以及精密测量中有广泛的应用和前景。