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1859年，德国物理学家尤利乌斯·普吕克将真空管两端的电极之间通上高压电，产生阴极射线。物理学者发现，阴极射线是以直线传播，但其传播方向会被磁场偏转。阴极射线具有可测量的动量与能量。

爱因斯坦主张，光束是由一群离散的（现称为光子）组成，而不是连续性波动。假若光子的频率大于某极限频率，则该光子拥有足够能量来使得金属表面的电子逃逸，产生光电效应。这个重要发现展开了物理的大门。

则改称此电子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在许多物理现象里，像电传导、磁性或热传导，电子都扮演了要重要的角色。移动的电子会产生磁场，也会被外磁场偏转。呈加速度运动的电子会发射电磁辐射。