愛因斯坦一直很清楚他的相對論無法解釋所有光學現象的疑團，因為他的研究隻涉及了光的性質的一部分，即光的傳播與運動物體之間的關係。在這些問題中，光線被當作傳統物理學中的電磁波，連續地充滿了空間。在相對論中，僅僅假設一些物體本來就可以發光，並沒有試圖分析物體發光的準確物理過程，也沒有研究是否僅從光與物質的相互作用就足以推出一切的定律。
然而，對光的本性以及光與物質相互作用的研究最終導致了“量子理論”（Quantum theory）的興起，引發了物理學上比相對論更徹底的大變革。在這個領域的初期發展中，愛因斯坦的聰明才智同樣也發揮了舉足輕重的作用。為了更深入地理解愛因斯坦在這個領域所做的貢獻，我將簡要介紹在他涉足之前此領域的狀況。
產生光的最簡單的方式是將固體加熱。隨著溫度的升高，物體的顏色從暗紅色逐漸變為明亮的橙色，最後開始發出白色的光。這種顏色變化的原因在於可見光的頻率具有一定範圍，頻率最低的光是紅色的，而頻率最高的光為紫色光。物體發出什麽顏色的光，這隻取決於它的溫度；低溫時，低頻光占主導地位，因此物體看起來偏紅；高溫時，短波長的光（光的波長與頻率成反比）開始出現，其與紅光混合起來，使物體的顏色開始變白。
以十九世紀的物理學為基礎，無法解釋發光品質的變化，這是二十世紀初物理學家所麵臨的最重要的問題之一。那時認為光的起源是帶電粒子（電子）的振動，因此人們認為光的頻率與振動的頻率相等。根據玻爾茲曼統計規律，一個電子的平均振動能量應該嚴格等於其平均動能，所以也應該與絕對溫度簡單地成正比。但是，既然振動的能量隻依賴於溫度，那麽振動能量就不依賴於振動頻率，各種頻率的光將會以相同的能量出射。這顯然與熱物體的光輻射現象相矛盾。尤其值得注意的是，不是任意溫度下熱體都能發射出短波長的光。隨著溫度的升高，物體可以發出頻率更高的光，但是在某一確定溫度下，仍然測量不到高於某個頻率值的光。因此，無論如何，熱體似乎很難發出極高頻率的光。