Chociaż Einstein uważał teorię Maxwella za słuszną, wskazał, że wiele niewytłumaczalnych zjawisk mogłoby być wyjaśnione, gdyby energia maxwellowskiej fali świetlnej była zlokalizowana w punktowych kwantach, poruszających się niezależnie od siebie, nawet jeżeli sama fala rozprzestrzenia się w przestrzeni w sposób ciągły. W 1909 i 1916 roku Einstein wykazał, że jeśli prawo Plancka opisujące promieniowanie ciała doskonale czarnego jest słuszne, kwanty energii muszą mieć pęd co czyni je pełnoprawnymi cząstkami. Pęd fotonu został zaobserwowany eksperymentalnie przez Artura Comptona w rozpraszaniu wysokoenergetycznych fotonów na swobodnych elektronach. Fotony w takim oddziaływaniu zachowują się jak cząstki, a układ foton–elektron w zderzeniu zachowuje pęd i energię. Po kwantowym wyjaśnieniu zjawiska fotoelektrycznego był to kolejny dowód na istnienie fotonów. Arthur Compton za odkrycie tego zjawiska (nazwanego od jego nazwiska efektem Comptona) otrzymał w 1927 roku Nagrodę Nobla.