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1947년 전파의 훌륭한 반사체로서 통신에 유용한 이른바 애플턴층이라는 전리층의 발견으로 노벨 물리학상을 받았다.

케임브리지대학교 세인트 존스 칼리지를 졸업한 뒤 1920년부터 런던대학교 킹스 칼리지 휘트스톤좌(座) 물리학교수로 임명된 1924년까지 캐번디시 연구소에서 일했다. 그곳에서 전자기파의 전달과 전리층의 특성에 대한 연구로 세계적인 명성을 얻었다.

파장이 짧아 낮은 전리층대를 통과하는 전파들은 보다 높은 곳(애플턴층 또는 F₂층으로 알려짐)에서 반사된다. 다른 전리층들은 온도와 시간에 따라 산발적으로만 전파를 반사한다. 이 발견은 장거리 무선통신의 신뢰도를 높였으며 레이더 개발을 도왔다. 1936년 잭슨좌 자연철학교수로 케임브리지에 돌아온 뒤 1939년 정부의 과학 및 산업연구부 간사가 되었는데, 제2차 세계대전 동안 그곳에서 핵폭탄과 레이더를 연구했다. 1941년 기사작위를 받았고, 1949년 이후에는 에든버러대학교 학장과 부총장을 역임했다.