El modelo atómico de Bohr - Sommerfeld lleva a la interpretación teórica de los datos espectroscópicos mediante un modelo de órbitas electrónicas basado en números cuánticos.

• Arnold Sommerfeld introduce el número cuántico magnético, m_l, que designa las distintas orientaciones e inclinaciones en el espacio de las órbitas electrónicas.

• Samuel Abraham Goudsmit (Holanda; 1902 - 1978) y George Eugene Uhlenbeck (Indonesia; 1900 - 1988) introducen el número cuántico de espín, m_s ("spin" = giro), que designa los dos posibles sentidos de la rotación del electrón.

• Wolfgang Pauli (Austria; 1900 - 1958) establece el denominado "principio de exclusión", según el cual dos electrones con igual sentido de rotación no pueden coexistir en la misma órbita.

• Edmund Clifton Stoner (Gran Bretaña; 1899 - 1968) enuncia el "principio de construcción progresiva", por el cual los electrones se disponen en capas según los mínimos niveles de energía.

• Friedrich Hermann Hund (Alemania; 1896 - 1997) plantea de forma empírica el "principio de máxima multiplicidad" según el cual, los electrones se distribuyen en el mayor número posible de órbitas, de forma que tengan los espines paralelos.

Los números cuánticos derivados de los espectros atómicos indican las estructuras atómicas de los elementos. Como, a su vez, el número atómico de Henry Moseley se identifica con el número de protones y, por tanto, también con su número de electrones, aparece una estrecha concordancia entre la estructura electrónica de los átomos y su clasificación periódica.