在自然界的諸多現象裡，光、電與磁等現像和人類間的關係一直十分密切。人們與自然界間的互動也隨著科學的進展而由早期敬天畏神的膜拜轉為和平相處的訴求。從近代科學的發展來看人類探索光、電與磁等現像的起源可以看出，馬克斯威爾在1865年將庫倫、安培、法拉第的研究結果整理成四個電磁場理論的數學式後人們對電磁波的理解才算是建構完成，並瞭解到光也是屬於電磁波的一種。不過，即便馬克斯威爾的電磁理論在當時被認為牢不可破，19世紀末期有關黑體輻射和光致發光等明顯與光和輻射的產生有關係的實驗卻像遠處天邊的烏雲困擾著這個以電磁波（光）可以在空間中連續分佈為基礎的理論。對此，當時還在瑞士專利局工作的愛因斯坦於1905年提出了在空間中光的能量不是連續分佈的假設來解開這些難題，進而開啟了近代量子光學的先河。為此，瑞典諾貝爾獎委員會在1921年以愛因斯坦解釋了光電效應而頒與諾貝爾物理獎。
事實上，在近代物理的發展中愛因斯坦最常讓人提及的貢獻並不限於他獲獎的這個項目。和光電效應相較起來，相對論的提出和其後續的發展對近代物理的進展也是貢獻極大。但是，從科學研究對人類生活的影響這個層面來看，光電效應的應用的確對現代人的生活產生很大的影響。在大學的近代物理教材中，光量子的觀念甚至已經成為幾個最基本的觀念之一。所以我們特別編輯此一專刊來紀念這一篇對後世影響甚鉅的論文。我們邀請崔豫笳博士將愛因斯坦當年的文章翻譯成中文來為本專刊揭開序幕。透過該譯文，我們可以再次感受愛因斯坦當時所提出的論述。接下來，郭西川教授以深入簡出的筆調描述當時科學界在認為古典物理學已可解決所有物理問題時卻必須面對所謂紫外災難時的困惑，普朗克先生（1918年諾貝爾獎得主）為解決這個問題所付出的努力，以及愛因斯坦在光量子概念產生的貢獻。
雖然光電效應在今天已經不再是個基礎研究的課題，但是以之為基礎的研究還是在許多領域中活躍著。以陳家浩博士介紹的光電子顯微術為例，其基本的原理還是光子進─電子出的光電子發射能譜術（photoemission spectroscopy）。不過，在結合了繞射式聚焦元件後，傳統的能譜術成了先進Ｘ光顯微鏡的成像機制，進而提供次微米級的Ｘ光影像及等尺度內之材料分析。類似的應用發展也可以在生物物理的應用上看到。以雷射光子鉗為例，在雷射聚焦處所之所以能形成光子陷阱就是利用在該處的光量子和微珠間的動量守恆來達成的。有關這方面的研究活動，我們請到許志楧教授來介紹光電科技在解決不同層次和尺度的生物問題時可提供的助力。
在應用層面來說，光與電訊號間轉換的概念促成了許多光電科技的發生。以光電效應在半導體的應用為例，使用無機材料製作的半導體發光二極體（LED）已經在如交通訊號燈、全彩顯示螢幕等許多地方可以看見。但要進一步談到可曲折、伸縮式的發光顯示器，那可能就要使用有機發光二極體（OLED）才有可能了。不過OLED的發展時間還不算太長，所以有許多基礎的問題如有機材料層和陰陽極介面能量差等的問題尚未釐清。在這方面，皮敦文博士報告了以同步輻射光電子發射技術來研究有機發光二極體介面之電子結構的結果。在通訊應用方面，以量子光學為基礎的雷射已成為光電通訊不可或缺的一環。對此，李柏璁教授介紹了具有所謂『光能隙』（photonic band gap）的光子晶體雷射之發展近況。由於光子晶體的光能隙可藉由人工設計來依照使用需求而製作，進而發展操控光的能力。光子晶體將是未來實現『積體光路』的決定性要角之一。最後談及的是光能與電能轉換中最明顯的應用；太陽能電池。在面對因全球高度工業化而引起溫室效應和石油供需失調等環境和能源危機的此時，追求潔淨的新能源時代已經成為明日的必須。對此，蔡進譯教授說明了光電效應與太陽能電池之關係，並對超高效率太陽能電池的研發現況做了一個深入且廣泛的介紹。
當愛因斯坦發表他在工作之餘思索物理問題的結果時，可能並沒有想到這些文章會對後世造成多麼大的影響。不過，在讚嘆其過人一等的聰明才智之際，我們也不得不佩服其在困境時始終沒有放棄從事科學研究的志向。也許百年以來才得有一位科學愛因斯坦，但是就他對心中志向常保熱情的精神而言，我們看到了成功的另一個重要元素。
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