Newton'un klasik mekaniğinden uzaklaşarak kimi fizisel özelliklerin ancak kesikli değerler alabileceği ilkesinden yola çıkan kuram. Newton mekaniği bazı sorunları (özellikle kara cisim ışınımının spektral dağılım eğrilerinde görülen karakteristik maksimumları, yani sıcaklık arttıkça maksimumların küçük dalga boylarına doğru kaymasını) açıklamakta yetersiz kalmaktaydı. Planck 1900'de, bir osilatörün sürekli biçimde enerji alıp verebileceği varsayımını bir kenara iterek sorunu çözdü. Ona göre bu enerji ancak "kuvantum" adını verdiği kesikli değerler kadar alınıp verilebilirdi. Bu enerji birimi, v frekans, h de Planck'a göre bir osilatör, enerjisini ancak bu değerin katları kadar (hv, 2hv, 3hv gibi) değiştirebilirdi. Einstein 1905'te, ışığın kuvantumlar (fotonlar) hâlinde yayıldığını kabul ederek fotoelektrik olayı açıkladı. Yine bu düşünceden yola çıkarak düşük sıcaklıklarda katıların ısı sığalarının değişimini yorumladı. Bohr'un 1913'te atom tayfları kuramıyla attığı adımı Sommerfeld geliştirdi. Kuvantum kuramı, Compton etkisi ve Stark etkisi gibi olayları açıklayarak üstünlüğünü kanıtladı. Daha sonraki gelişmelerle birlikte bu kuram, kuvantum mekaniği adıyla bilinen daha gelişkin bir sistem hâline getirildi.