Kvantová optika
je součástí kvantové fyziky (fyziky mikrosvěta), jež vznikla z kvantové hypotézy Maxe Plancka. Podle ní dochází k emisi elektromagnetického záření (např. světelného) ve formě malých dále nedělitelných částí - kvant. Záření tedy není spojité a každému kvantu přísluší energie E = h f.
Fotoelektrický jev
je jedním z druhů emise elektronů (fotoemise): elektrony vystupují z povrchu vodičů a polovodičů pod vlivem světelného záření.
Zákonitosti fotoefektu:
Pro každý kov existuje mezní frekvence fm, při níž dochází k fotoemisi. Pro f < fm fotoefekt nenastává.
Elektrický proud (počet emitovaných elektronů) je přímo úměrný intenzitě dopadajícího záření.
Rychlost emitovaných elektronů (jejich kinetická energie) je přímo úměrná frekvenci dopadajícího záření a závisí na materiálu katody.
Vysvětlení podal v r. 1905 Albert Einstein: předpokládal, že elektromagnetická vlna je soubor částic, světelných kvant o určité energii a hybnosti. Při fotoelektrickém jevu každé kvantum záření předá svou energii pouze jednomu elektronu, který ji využije k uvolnění z kovu (výstupní práce Av) a na zvýšení své kinetické energie.
Comptonův jev
vzniká rozptylem RTG záření na elektronech: rentgenové záření s vlnovou délkou 0,07 nm dopadá na uhlíkový terčík; v rozptýleném záření našel Compton nejen záření s původní vlnovou délkou, ale i záření s větší vlnovou délkou. Klasická fyzika zde předpokládala, že vlnová délka záření se při rozptylu nemění. Ale podle kvantové fyziky lze foton považovat za částici, která při srážce s elektronem odevzdá část své energie tomuto elektronu; foton s nižší energií má i větší vlnovou délku.
Vlnové vlastnosti částic
V roce 1924 vyslovil francouzský fyzik Louis de Broglie předpoklad, že i ostatní objekty mikrosvěta dosud považované za klasické (elektrony, atomy, protony, ...) mají vlastnosti částic i vlastnosti vlnění. S každou částicí o hybnosti p je spjato vlnění s vlnovou délkou h/p = h/mv. Takovéto vlnění se označuje jako de Broglieho vlny, přičemž neexistuje zdroj, který by takové vlnění vyzařoval.