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爱因斯坦1905年写的一篇论文中，没有满足普朗克把能量不连续性只局限于辐射的发射和吸收过程，而认为即使在空间中传播的过程中，辐射也是不连续的，是由不可分割的能量子组成的。这一观点同19世纪已取得绝对胜利并为大量实验所证实的光波动论和麦克斯韦的电磁理论是完全对立的，但爱因斯坦充分认识到量子概念所带来的将是整个物理学的根本变革，需要建立新的理论。他指出：关于光的产生和转化的瞬时现象，波动论的结论同经验不相符；要解释这类现象，只能假设光是由能量子所组成，即"光量子"，以后人们称其为"光子"。这是人类认识自然界历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的对立统一，即"波粒二象性"。这是整个微观世界的最根本的特征，也是微观物理理论的最基本的概念。

早在1887年，赫兹无意中观察到，当接受电磁波的装置受到紫外线照射时就容易出现电火花。在发现电子后，才知道这是由于紫外线把空气分子中的电子驱逐出来的结果。1902年勒纳德用各种频率的光照射钠汞合金，发现只有频率高于一定下限的光才能放逐电子；而被放逐出的电子的速度只同光的频率有关，同光的强度无关。这种现象麦克斯韦理论根本无法解释。爱因斯坦的光量子理论却可以轻而易举地给以完美说明。光电效应的研究以后发展成光电池、有声电影、电视等技术，对现代人类文明生活和太阳能的利用有十分密切的关系。

密立根和康普顿的精密实验研究终于确立了光量子论的地位，他们因此分别获1923年和1927年诺贝尔物理学奖。