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19세기말에서 20세기초에 발견된 광전효과 등의 여러 가지 현상들은 빛의 입자설과 파동설 중 어느 것으로도 설명될 수 없었다.

1905년 알베르트 아인슈타인은 광파의 에너지는 광자라고 하는 작은 덩어리로 양자화되어 있다는 광양자설을 제안하여 광전효과를 설명했으며, 광자의 에너지는 파동의 진동수에 비례한다고 했다(→ 아인슈타인). 즉 E=hv이며 여기서 h는 플랑크 상수이다.

1923년 발견된 콤프턴 효과 는 광양자설을 뒷받침해주었으며, C.J. 데이비슨과 L.저머의 실험과 G.P. 톰슨의 실험 등에 의해 빛은 입자와 파동의 성질을 모두 갖고 있다는 것을 알았다. 이같은 성질을 빛의 이중성이라 한다(→ 파동입자이중성).

닐스 보어가 제안한 상보성원리에 의하면 입자와 파동의 성질은 서로 보완적이며 어떤 1가지 실험은 입자와 파동설 중 어느 1가지 성질로만 이해되며, 2가지를 다 적용해서는 안 된다.