同時，從金屬板釋放出的光電子，其速度或能量隨着入射光頻率的增高而增大，與入射光的強度無關，入射光的強度只影響釋放出光電子的數目的多少。另外，只要入射光的頻率足夠高，不管它強度多弱，都有光電現象產生。
光電效應用光的波動說無法理解。按照光的波動理論，光波的能量是連續的，只跟光波的振幅即強度有關，而與光的頻率無關。就是說，無論什麼頻率的光，只要強度足夠大，都應能釋放出光電子，而且光的強度越大，釋放出的光電子的能量也越大。而事實卻與此相反。
波動說陷入了不可解脫的困境。
愛因斯坦受普朗克量子概念的啟示，在
1905年的那篇著名的論文中，大膽提出了光量子假說。這源於他的一個思想，這就是世界統一性的思想。在他看來，在當時的物理理論中，物體是由一個一個原子組成的，是不連續的，而光
電磁波卻是連續的。在原子的不連續性和光波的連續性之間有着令人不解的深刻矛盾。
他不滿足於普朗克把能量的不連續性侷限于輻射的吸收和發射的特殊性上。他相信光同原子一樣也有粒子性，光不僅在吸收和發射時是不連續的，而且光在空間的傳播也是不連續的，光就是以光速運動着的粒子流。按照他所提出的光量子假說，光是由光量子
後來簡稱光子這種粒子組成的，光的能量是不連續的，同普朗克的能量子一樣，每個光量子的能量也是e =hu。他運用這一假說成功地解釋了光電效應，並給出了光電效應的愛因斯坦方程。
這一方程給出了電子動能與光頻率之間的基本關係式，即：
12mn = hn -p
P為電子的逸出功2光量子論提出後，几乎遭到所有老一輩物理學家
其中也包括普朗克的反對，一些年輕物理學家也無法接受。美國物理學家密立根起初也不相信光量子論，企圖以實驗來否定它。他花了
10年功夫去檢驗愛因斯坦的光電效應公式，但實驗結果卻與他最初的願望相反。
1915年他不得不斷言愛因斯坦光量子論的正確性，宣告他的實驗證實了愛因斯坦的光電效應公式，並由該公式精確地測定了 h的值，這個結果與普朗克輻射公式給出的 h值符合得很好。
對光量子論的另一個有力的支持是美國物理學家康普頓的工作。
1922—
1923年間，康普頓研究了X射線經金屬或石墨等物質散射後的光譜。根據古典電磁理論，入射波長與散射波長應該相等。而康普頓的實驗卻發現，除有波長不變的散射外，還有大於入射波長的散射存在。
這種波長改變的散射現象稱為康普頓效應。光的波動說無論如何也不能解釋這種效應。康普頓發現這種效應時也不相信光量子理論，經多方探索，他終於認識到這種效應只能用光量子論來解釋。康普頓效應被看成是光量子假說的判決實驗，被認為是光量子存在的確鑿證據。
光量子論的提出和證實，在某種意義上復活了光的微粒說，但這不是簡單地回到牛頓的發射論。愛因斯坦提出光量子論有着更深刻的思想，他認為光的粒子性和波動性都各自反映了光的本質的一個側面。
1909年，愛因斯坦參加了德國自然科學家協會在薩爾斯堡舉行的大會，第一次會見了普朗克，並在會上作了「論我們關於輻射的本質和結構的觀點的發展」的報告。他論證說，未來的光學理論「可以認為是光的波動論和發射論的某種綜合」。
愛因斯坦提出光量子論，賦予光以波粒二象性，把光的微粒說和波動說在一個更高的基礎上統一起來了。
愛因斯坦于
1905年提出光量子論之後，
1906年他又把量子概念擴充到物體內部粒子的振動上去，解決了低溫時固體的比熱同溫度變化的關係問題。
1916年他所撰寫的論文《關於輻射的量子理論》，是量子論發展第一階段的理論總結。它從玻爾的原子結構假說出發，用統計力學的方法導出了普朗克的輻射公式。文中所提出的受激輻射理論，是本世紀
60年代蓬勃發展起來的激光技術的理論基礎。
1924年，法國物理學家德布羅意在愛因斯坦光量子理論和光的波粒二象性思想的啟發下，推廣了愛因斯坦在光量子理論中推出的公式
P為動量，λ為波長，提出了物質波理論。這是量子物理學發展中的一個重要成就，德布羅意因此榮獲了
1929年的諾貝爾物理學獎。與此同時，當德布羅意物質波理論剛提出，愛因斯坦就用它來處理單原子理想氣體，同玻色一起建立了玻色—愛因斯坦量子統計理論。這些工作，促成了電子波的實驗證實，也推動了薛定諤波動力學的建立。
3物理學上的時空革命狹義相對論的創立在愛因斯坦于
1905年發表在德國《物理學雜誌》上的幾篇論文中，《論動體的電動力學》是物理學中具有劃時代意義的歷史文獻。這篇論文宣告了相對論的創立。而相對論是愛因斯坦一生中最重要的科學貢獻。在這篇論文中，愛因斯坦提出了狹義相對性原理和光速不變原理，建立了狹義相對論。
這一理論把牛頓力學作為低速運動理論的特殊情形包括在內，它揭示了作為物質存在形式的空間和時間在本質上的統一性，對空間和時間這樣一些基本概唸作了本質上的變革；它深刻揭露了力學運動和電磁運動在運動學上的統一性，而且還進一步揭示了物質和運動的統一性。這一在物理理論上的根本突破，開闢了物理學的新紀元。
