光谱中能量等级较高部分的辐射给19世纪晚期的科学界带来了难题。在光谱中，能量等级比紫色光高的部分是紫外线，或称紫外辐射。我们知道，接受过多的紫外线暴晒可能导致皮肤晒伤甚至皮肤癌。紫外光也能让白色的物体看起来好像在发亮，所以在广告业中用得非常广泛。电视广告制造商为了吹嘘洗衣粉或牙膏效果是多么好，往往用紫外光照射广告人物所穿的白衬衫或所拥有的牙齿，使之白得特别灿烂。比紫外线更高能量等级的电磁波是Ｘ射线，医生们常常用这种射线来诊断疾病。此外，宇宙中的黑洞在吞噬邻近星体的气体时也会发出X射线。今天，天文学家已发射了多枚人造卫星，如Roentgen和Chandra，试图通过它们描绘X射线构成的宇宙图景。
正是紫外线让科学家们倍感困惑。科学家们发现如果钨等金属的表面受到紫外光的照射，能在表面产生一股电流，这就是所谓的“紫外线光电效应”。这个现象威廉·瓦拉赫早在1888年首次发现，但直到1905年科学界尚无法给出圆满的解释。1904年，曾有杂志刊登了一篇长文详述光电效应这个难解之谜，爱因斯坦很可能看到了这篇文章，并因此对此问题产生浓厚兴趣。
除了光电效应，另外一个有关辐射的现象也令科学家百思不得其解。上述电炉的炉丝，刚通电时它是黑色的，然后随着温度的升高变成暗红，再后来则成为鲜红。在铁匠铺里也可看到类似的情形，铁匠会把铁条加以更高的温度，最后铁条的颜色甚至变成橙色、黄色乃至浅蓝色。物体的温度与其所显示的颜色之间显然有某种联系，但这种联系的实质是什么？十九二十世纪之交，关于这个问题，科学家们找到了两个定律。一是1900至1905年间，两个英国物理学家雷利勋爵和詹姆斯·金斯各自独立地发展了雷利－金斯定律。这条定律可以预测在特定的温度下某一长波如红外线辐射的强度。另一定律由德国物理学家威廉·维恩在1896年得出，能够预测在一定温度下短波辐射的强度，如紫光和紫外光。物理学教授海因里希·韦伯，即爱因斯坦在苏黎世联邦技术大学时的导师，后来还负责审定他在苏黎世大学时的部分博士论文，他在这两个定律产生过程中作了一些工作。他通过实验证实了维恩定律，并得出一个曲线方程，可以预测在给定温度条件下最强辐射的波长。韦伯在1898年冬天就辐射的性质作了一系列讲座，爱因斯坦尚未大学毕业，他报了名上韦伯的课，应该听过这些讲座。
但是科学家们还在努力寻找一个简单的定律可以解释整个光谱的辐射现象，德国物理学家麦克斯·普朗克便是其中之一。普朗克后来成为爱因斯坦所推崇的科学英雄之一，他赞许普朗克说：“他是多么与众不同，如果像他那样的人多一点，对人类来说是多么有益的事。”大约是1900年的10月7日，普朗克灵感突现，他写道，假设在一个特定大小的盒子里装满一定温度和波长的辐射，那么这个盒子能容纳的能量有多少？基于这样的思考，普朗克从完全不同的角度进行一些尝试。他想象有一个电荷振子——一个带电的粒子在电场的作用下来回震荡，那么所有电荷振子的集合所含能量是多少？普朗克的回答是，电荷振子集合的能量与辐射的能量是一样的。这个假设是解决问题的关键，因为解决电荷振子的问题比处理辐射的问题要简单得多。根据这些假设和推理，普朗克得出后来被称为普朗克辐射定律的物质和辐射共同平衡方程，他成功地用一个统一的定律完满地解决了所有波长辐射的能量和温度之间关系。通过这个定律，如果知道温度和辐射的波长，人们可以得出辐射的强度，即能量的大小。普朗克定律对天文学家研究星体和宇宙非常有用。一些星体，如天琴座最亮的那颗星——织女星或称天琴座 星——发射出显眼的蓝光，而其他星体如位于猎户星座的一等星参宿四则显现出红色。根据普朗克定律，天文学家就可以通过获知星体所发出的辐射的强度和波长而推算出其温度。
普朗克定律认为，当电荷振子以频率f振动时，能够产生能量E，其函数表达式为E＝hf。这一定律虽然简单，但成为量子理论诞生的基础。从普朗克的辐射定律可知，光子——即光粒子——携带一定的能量，但能量相当有限，大约是hf值的数倍而已，光线表现为不连续的能量的集合或称光量子的集合。
普朗克辐射定律公式表面上看来无懈可击。当辐射的波长较短时，等式中的一些值就会变得很小，普朗克定律就与维恩定律契合，反之，当辐射的能量增加时，另一些值变小，而此时则与雷利－金斯定律相符合。此外，当普朗克常数h约等于6.634×10-34尔格·秒时，普朗克定律与实验数据完全吻合，基于此常数，他计算出了一个电子所带的电量。
