Albertu Einšteinu atceras par relativitātes teoriju un vienādojumu, kas pielīdzina masu un enerģiju, taču neviens no sasniegumiem viņam neieguva Nobela prēmiju. Šo godu viņš saņēma par teorētisko darbu kvantu fizikā. Attīstot idejas, kuras izvirzījis vācu fiziķis Makss Planks, Einšteins ierosināja, ka gaismu veido atsevišķas daļiņas. Viņš paredzēja, ka gaismas spīdēšana uz vadošas metāla virsmas radīs elektrisko strāvu, un šī prognoze tika pierādīta laboratorijā.
Gaismas dubultā daba
Sers Īzaks Ņūtons, aprakstot prizmas sadalītas gaismas uzvedību, ierosināja, ka gaisma sastāv no daļiņām. Viņš domāja, ka difrakciju izraisīja tāpēc, ka daļiņas palēninājās, ceļojot pa blīvu vidi. Vēlāk fiziķi bija tendēti uz viedokli, ka gaisma ir vilnis. Viens iemesls tam bija tas, ka, spīdot gaismai caur divām spraugām vienlaikus, rodas traucējumu modelis, kas ir iespējams tikai ar viļņiem. Kad Džeimss Klerks Maksvels 1873. gadā publicēja savu elektromagnētisma teoriju, viņš vienādojumus pamatoja ar elektrības, magnētisma un gaismas viļņveida dabu - ar to saistītu parādību.
Ultravioletā katastrofa
Maksvela vienādojumu elegance ir spēcīgs pierādījums gaismas caurlaidības viļņu teorijai, taču Makss Planks iedvesmojās atspēkot šo teoriju, lai izskaidrotu uzvedību, kas novērota, sildot "melno kasti", no kuras neviena gaisma nevar aizbēgt. Saskaņā ar viļņu dinamikas izpratni kastē sildot jāizstaro bezgalīgs daudzums ultravioletā starojuma. Tā vietā tas izstaroja atsevišķās frekvencēs - neviena no tām nav bezgalīga. 1900. gadā Planck izvirzīja ideju, ka notikuma enerģija tika "kvantēta" atsevišķās paketēs, lai izskaidrotu šo parādību, kas bija pazīstama kā ultravioletā katastrofa.
Fotoelektriskais efekts
Alberts Einšteins ņēma pie sirds Plancka idejas, un 1905. gadā viņš publicēja rakstu ar nosaukumu "Par heuristisku skatu uz Gaismas ražošana un pārveidošana ", kurā viņš tos izmantoja, lai izskaidrotu fotoelektrisko efektu, ko Heinrihs Hercs vispirms novēroja 1887. Pēc Einšteina teiktā, gaisma, kas nonāk uz metāla virsmas, rada elektrisko strāvu, jo gaismas daļiņas izsit elektronus no atomiem, kas veido metālu. Strāvas enerģijai vajadzētu mainīties atkarībā no krītošās gaismas biežuma vai krāsas, nevis atkarībā no gaismas intensitātes. Šī ideja bija revolucionāra zinātnieku aprindās, kur Maksvela vienādojumi bija labi iedibināti.
Einšteina teorija pārbaudīta
Amerikāņu fiziķis Roberts Millikans sākumā nebija pārliecināts par Einšteina teorijām, un viņš izstrādāja rūpīgus eksperimentus, lai tos pārbaudītu. Viņš ievietoja metāla plāksni evakuētas stikla spuldzes iekšpusē, uz plāksnes spīdēja dažādas frekvences gaismu un reģistrēja radušās strāvas. Lai gan Millikans bija skeptisks, viņa novērojumi piekrita Einšteina prognozēm. Einšteins Nobela prēmiju saņēma 1921. gadā, un Millikans to saņēma 1923. gadā. Ne Einšteins, ne Planks, ne Millikans nesauca daļiņas par "fotoniem". Šis termins netika izmantots, kamēr to 1929. gadā nāca klajā Bērklija fiziķis Žilberts Lūiss.