直到18世纪中期，人们一直以为植物体内的全部营养物质，都是从土壤中获得的，并不认为植物能够从空气中得到什么。1771年，英国科学家普利斯特里发现将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭，将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。因此他指出绿色植物可以更新空气。但他并不知道植物更新了空气中的哪一部分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。

▲普利斯特里和他的实验

▲水绵实验的示意图

1864年，德国科学家萨克斯发现，把绿色叶片放在暗处几小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，结果遮光的那一半叶片没有颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色，这一结果表明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。(www.daowen.com)

1880年，美国科学家恩格尔曼用水绵进行光合作用的实验，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，如果临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明，氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光含作用的场所。

20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法来研究光合作用中释放的氧气是来自水还是来自二氧化碳。他们用氧的同位素分别标记水和二氧化碳，然后进行两组光合作用实验，一组向绿色植物提供标记了的水和正常的二氧化碳，另一组向绿色植物提供正常的水和标记了的二氧化碳。在相同条件下，对两组光合作用实验释放出的氧进行分析，结果表明第一组释放出的氧全部是标记了的具有放射性的氧气，第二组释放出的氧全部是没有标记的放射性的氧气。这个实验证明了，光合作用释放的氧气全部来自于水。