越来越多实验结果无法用古典理论来解释。到了1930年代，物理学者开始採纳波粒二象性，即物质具有波动性与粒子性。在这段时期，量子力学如火如荼的发展造成了理论方面的重大突破。许多困惑物理学者多年的实验结果，都能够得到圆满合理的解释。例如，1905年，阿尔伯特·爱因斯坦对光电效应的理论解析。按照爱因斯坦的理论解析，光的能量并非均匀分布，而是负载于离散的量子包，现称为光子。每个光子的能量formula_1与频率formula_2之间的关系为其中，formula_4是普朗克常数。在光电效应里，光子的频率必须超