Em 1911, Bohr viajou para a Inglaterra, onde se reuniu com JJ Thomson , da Trinity College, Cambridge e Laboratório Cavendish. Ele assistiu a palestras sobre eletromagnetismo dada pelo James Jeans e Joseph Larmor, e fiz alguma pesquisa sobre cátodo raios, mas não conseguiu impressionar Thomson. No entanto, ele teve mais sucesso com Ernest Rutherford de Victoria University of Manchester, cuja 1911 Modelo de Rutherford do átomo tinha desafiado recentemente Thomson de modelo do pudim de ameixa, e Bohr recebeu um convite para realizar trabalho de pós-doutorado no Manchester. Como um estudante de pós-doutorado lá, conheci Bohr George de Hevesy, e Charles Galton Darwin (quem Bohr referido como "o neto do verdadeiro Darwin "), e ficou intrigado com um papel de Darwin em elétrons.
Bohr voltou para a Dinamarca em julho 1912 para seu casamento, e viajou pela Inglaterra e Escócia em sua lua de mel. Em seu retorno, ele se tornou um privatdocent na Universidade de Copenhague, e deu palestras sobre termodinâmica . Martin Knudsen colocou o nome de Bohr para a frente para um docente, que foi aprovado em Julho de 1913, Bohr e começou a ensinar estudantes de medicina. Seus três trabalhos famosos, que ficou conhecido como "o Trilogy", foram publicados em Revista Filosófica em julho, setembro e novembro daquele ano. Ele adaptou estrutura nuclear de Rutherford para Max Planck teoria quântica 's e assim criou o seu Modelo de Bohr do átomo. Aqui, ele introduziu a teoria dos elétrons viajam em orbita em torno do átomo de núcleo , com as propriedades químicas de cada elemento sendo em grande parte determinada pelo número de electrões em órbitas exteriores dos seus átomos. Ele também introduziu a idéia de que um elétron pode cair a partir de uma órbita de maior energia para um mais baixo, no processo que emite um quantum de energia discreta. Isso se tornou uma base para o que hoje é chamado de velha teoria quântica.
O modelo de Bohr do átomo de hidrogénio. A carga negativa de electrões confinado a uma atômica shell orbita uma pequena, carregada positivamente núcleo atômico e um salto quântico entre órbitas é acompanhado por uma quantidade emitida ou absorvida de radiação eletromagnética .
Em 1885, Johann Balmer tinha vindo acima com seu Série de Balmer para descrever o visível linhas espectrais de um hidrogênio átomos:
onde λ é o comprimento de onda da / luz emitida absorvida e R H é conhecida como a Constante de Rydberg. A fórmula de Balmer trabalhou foi corroborada pela descoberta de linhas espectrais adicionais, mas por trinta anos, ninguém poderia explicar por que ele trabalhou. No primeiro artigo do Bohr foi capaz de obter-lo do seu modelo:
onde m e é o elétron de massa 's, e é a sua carga, h é Z constante e de Planck é a do átomo de número atômico (que é 1 de hidrogênio). Um problema foi a Série Pickering, as linhas que não se encaixam a fórmula de Balmer. Ao serem questionados sobre isso, Alfred Fowler, Bohr respondeu que eles foram causados por ionizado hélio - átomos de hélio com somente um elétron. O modelo foi encontrado para trabalhar para eles também. A reação à Trilogy foi mista. Muitos físicos mais antigos como Thomson e Rayleigh não gostou, embora Emil Warburg pensei muito sobre isso, mas a geração mais jovem, incluindo Ernest Rutherford, David Hilbert , Albert Einstein , Max Born e Arnold Sommerfeld viu a trilogia como um avanço.