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Seine wichtigsten Beiträge zur Physik waren das Bohrsche Atommodell, das erste (heute überholte) quantenmechanische Atommodell, das zusammen mit der etwas allgemeineren Bohr-Sommerfeld-Quantisierung einen wichtigen Schritt in der Entwicklung der Quantenmechanik darstellte, das Bohrsche Korrespondenzprinzip, das Forderungen für den Übergang der Quantenmechanik zur klassischen Mechanik beschreibt, und das Prinzip der Komplementarität, das besagt, dass die Kenntnis bestimmter Messgrößen notwendigerweise eine totale Unkenntnis bestimmter anderer (komplementärer) Größen bedingt.
Sein Sohn Niels Aage Bohr war ebenfalls ein erfolgreicher Physiker, der 1975 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Siehe auch: Johann Jakob Balmer