Albert Einsteini mäletatakse relatiivsusteooria ning massi ja energiat võrdsustava võrrandi poolest, kuid kumbki saavutus ei võitnud talle Nobeli preemiat. Ta sai selle au teoreetilise töö eest kvantfüüsikas. Saksa füüsiku Max Plancki edendatud ideede väljatöötamisel pakkus Einstein välja, et valgus koosneb diskreetsetest osakestest. Ta ennustas, et valguse säramine juhtival metallpinnal tekitab elektrivoolu ja see ennustus sai laboris tõestatud.
Valguse kahekordne olemus
Sir Isaac Newton kirjeldas prisma abil hajutatud valguse käitumist, et valgus koosneb osakestest. Ta arvas, et difraktsioon on tingitud sellest, et osakesed aeglustuvad tiheda keskkonna kaudu liikudes. Hilisemad füüsikud kaldusid seisukohale, et valgus on laine. Selle üks põhjus oli see, et valguse paistmine läbi kahe pilu korraga tekitab häiremustri, mis on võimalik ainult lainete korral. Kui James Clerk Maxwell avaldas 1873. aastal oma elektromagnetismi teooria, lähtus ta võrranditest elektri, magnetismi ja valguse lainetaolusest - sellega seotud nähtusest.
Ultraviolettkatastroof
Maxwelli võrrandite elegants on tugev tõend valguse läbilaskvuse laineteooria kohta, kuid Max Planck sai sellest inspiratsiooni selle teooria ümber lükata, et selgitada käitumist, mida täheldati "musta kasti" kuumutamisel, millest ükski valgus ei saa põgeneda. Lainedünaamika arusaamade kohaselt peaks kast kuumutamisel kiirgama lõpmatult palju ultraviolettkiirgust. Selle asemel kiirgas see diskreetsetes sagedustes - ükski neist ei olnud lõpmatu. 1900. aastal edastas Planck idee, et selle ultraviolettkatastroofina tuntud nähtuse selgitamiseks "kvantiseeriti" langev energia eraldatud pakettides.
Fotoelektriline efekt
Albert Einstein võttis Plancki ideed südamesse ja avaldas 1905. aastal artikli pealkirjaga "Heuristilisest vaatenurgast seoses Valguse tootmine ja muundamine ", milles ta kasutas neid fotoelektrilise efekti selgitamiseks, mida Heinrich Hertz esmakordselt täheldas aastal 1887. Einsteini sõnul tekitab metallpinnale langev valgus elektrivoolu, kuna valgusosakesed löövad elektronid metalli moodustavatest aatomitest välja. Voolu energia peaks varieeruma langeva valguse sageduse või värvi järgi, mitte valguse intensiivsuse järgi. See idee oli revolutsiooniline teadusringkondades, kus Maxwelli võrrandid olid hästi sisse seatud.
Einsteini teooria kontrollitud
Ameerika füüsik Robert Millikan polnud alguses Einsteini teooriates veendunud ja ta mõtles nende katsetamiseks välja hoolikad katsed. Ta asetas evakueeritud klaaspirni sisse metallplaadi, paistis plaadil erineva sagedusega valgust ja registreeris sellest tulenevad voolud. Kuigi Millikan oli olnud skeptiline, nõustusid tema tähelepanekud Einsteini ennustustega. Einstein sai Nobeli preemia 1921. aastal ja Millikan sai selle 1923. aastal. Ei Einstein, Planck ega Millikan ei nimetanud osakesi "footoniteks". Seda mõistet hakati kasutama enne, kui selle lõi Berkeley füüsik Gilbert Lewis 1929. aastal.