Ryšį tarp šviesos ir elektros mokslininkai pastebėjo dar XIX a. 1839 m. Alexandre'as Edmondas Becquerelis sukonstravo įrenginį, kurį būtų galima pavadinti pirmąja saulės baterija. Bandymo metu jis įstatė du platinos elektrodus į sidabro chlorido tirpalą ir sujungęs juos grandine, apšvietė indą šviesos spinduliais. Elektros grandine ėmė tekėti elektros srovė. Panašų efektą 1887 m. aprašė ir Heinrichas Hertzas, kuris pastebėjo, kad šviesa padeda generuoti elektros lanką. Kiti mokslininkai netrukus įsitikino, kad šviesa sugeba iškrauti neigiamą krūvį turinčius kūnus.
To meto fizikai negalėjo tiksliai paaiškinti, kaip šviesa būdama banga perduoda energiją iš dalelių sudarytus kūnus. Buvo tikima, kad generuojamos elektros srovės stiprumas priklauso nuo šviesos intensyvumo. Pataisyti fizikos vadovėlius, o kartu ir plačiai atverti duris naujoms technologijoms padėjo keli įdomūs atradimai.
Viskas prasidėjo 1894 m., kai jaunas fizikas Maxas Planckas susidomėjo šviesa, kurią skleidžia įkaitinti kūnai. Įkišęs susuktą vielos gabaliuką po atvira liepsna M. Planckas matė, kaip metalas, kaisdamas, ima švytėti skirtingomis spalvomis. Pradžioje jis skleidžia nematomus infraraudonuosius spindulius, bet palaipsniui sušvinta raudonai, o pasiekus itin aukštą temperatūrą, vielos gabaliukas įgauna mėlyną ar atspalvį.
Eksperimento metu viena energijos forma tampa kita – šiluma virsta šviesa. M. Planckas norėjo išsiaiškinti, kodėl keičiant metalo temperatūrą, keičiasi skleidžiamos šviesos spalva. To meto fizikai manė, kad šiluma sužadina atomus ir priverčia skleisti juos skirtingo ilgio šviesos spindulius. Deja, atliekamų eksperimentų rezultatai rodė, kad šis teiginys nėra teisingas.
1900 m. M. Planckas padarė prielaidą, kad šviesa iš kaitinamo kūno yra spinduliuojama nedalomomis porcijomis, kurias jis pavadino kvantais. Šių kvantų energija priklauso nuo spinduliavimo dažnio. Kitaip tariant, raudonuosius spindulius nešantis kvantas turi mažiau energijos nei mėlyna šviesos porcija. Išsprendęs vieną problemą, mokslininkas susidūrė su kita, ne mažiau sudėtinga. M. Planckas suteikė šviesai dalelės savybių, tuo tarpu visi XIX a. eksperimentai akivaizdžiai rodė, kad šviesą sudaro elektromagnetiniam spektrui priklausančios bangos.
1902 m. vokiečių fizikas Philippas Lenardas pradėjo tyrinėti fotoelektrinį efektą. Savo bandymams jis naudojo į vakuumą patalpintą elektrodą. Tai, kad šviesa leidžia iš metalo plokštės išlaisvinti elektronus, jau nebuvo naujiena. Tačiau mokslininkas ėmė matuoti išsilaisvinusių elektronų energiją ir nustebo pamatęs, kad ji priklauso ne nuo šviesos intensyvumo, o spalvos. Kitaip tariant, nuo bangos ilgio ir dažnio. Keičiant šviesos stiprumą keičiasi tik išsilaisvinančių elektronų kiekis. Tuo tarpu keičiant spalvą kinta greitis, kuriuo elektronai palieka apšviestą metalą. Kaip ir M. Plancko teorija, P. Lenardo įžvalga prieštaravo tradiciniam šviesos, kaip bangos, supratimui.
A. Einsteino atradimas netrukus iškėlė naują klausimą. Jeigu bangos gali elgtis kaip dalelės, tai kodėl dalelės negali elgtis kaip bangos? 1924 m. šią idėją savo daktaro disertacijoje iškėlė Louisas de Broglie. Jis tikino, kad A. Einsteino pastebėtas šviesos dvilypumas yra absoliučiai universalus reiškinys. Šis teiginys puikiai derėjo su garsiąja Einsteino formule: E=mC2, kuri skelbia, kad masė ir energija yra dvi to paties reiškinio formos.
Fotoelektrinio efekto tyrimai nukreipė fizikos mokslo raidą nauju keliu ir sulaukė visuotinio pripažinimo. Tad nenuostabu, kad ši tyrimų sritis atnešė dosnų Nobelio premijų derlių. Jomis buvo apdovanoti: Maksas Planckas (1918 m.), Albertas Einsteinas (1921 m.), Robertas Andrew Millikanas (1923 m.), Louisas de Broglie (1929 m.).
Anksčiausiai iš visų reiškinio tyrinėtojų Nobelio premija buvo apdovanotas Philippas Lenardas (1905), kuris buvo įvertintas už nuopelnus katodinių spindulių tyrimuose. Tačiau jo indėlį mokslui aptemdė aktyvus dalyvavimas Vokietijos nacistiniame judėjime. Hitlerio valdymo laikais P. Lenardas viešai propagavo „vokišką fiziką“ ir mėgo ją priešpastatyti „žydų mokslui“. Aukštindamas savosios nacijos pasiekimus, jis bandė sumenkinti kitataučių mokslininkų, pavyzdžiui, Marijos Curie ir A. Einsteino darbus, o reliatyvumo teoriją laikė apgavyste.
Fotoelektrinis efektas, kurio principus mokslininkai bandė išsiaiškinti beveik visą šimtmetį, netrukus buvo panaudotas pirmosiose televizijos sistemose. Tačiau vaizdo kameros buvo ne tik netobulos, bet ir labai didelės. Inžinieriams teko gerokai palaukti, kol atsiras pirmieji tranzistoriai, o vėliau ir dar pažangesnės puslaidininkinės technologijos, suteikusios galimybę sumažinti vaizdo kameros „akį“ pradžioje iki kelių centimetrų, o šiais laikais – net iki kelių milimetrų dydžio mikroschemos.
Technologiją, leidusią sukurti pirmąjį šviesai jautrų jutiklį (matricą), sugalvojo du „Bell Labs“ inžinieriai Willardas Sterlingas Boyle'as ir George'as Elwoodas Smithas. Jie išrado krūvio sąsajos įtaisą (angl. „Charge-Coupled Device“ arba CCD), skirtą nuskaityti skirtinguose matricos taškuose atsirandantį analoginį signalą, perstumiant jį iš vienos celės į kitą. Fotoaparato ar vaizdo kameros atveju signalą generuoja šviesos spinduliai. Skirtingose tinklelio vietose užfiksuotas elektros krūvis nuosekliai slenka viena kryptimi, generuodamas elektros impulsų seką, kurią galima vėl paversti vaizdu arba išsaugoti kompiuterio atmintyje. W. S. Boyle'o ir G. E. Smitho išradimas per kelis dešimtmečius neatpažįstamai pakeitė pasaulį. Be jo nebūtų galima įsivaizduoti skaitmeninės fotografijos ir televizijos. CCD technologija taip pat naudojama astronomijoje, elektroniniuose mikroskopuose ir medicinoje.
Praėjus keturiems dešimtmečiams dienos, kai pirmoji CCD jutikliu apginkluota vaizdo kamera nukeliavo į Mėnulį, 2009 m. W. S. Boyle'as ir G. E. Smithas buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija už savo indėlį panaudojant puslaidininkius vaizdo atkūrime.