Лебедев понимал, что прежде всего следует добиться гораздо более высокого вакуума, чем в опытах Крукса. Эту задачу он решил с помощью ртутного насоса. К весне 1899 года Лебедев в своей установке получил в сотню раз более высокое значение вакуума, чем у англичанина. А вот как сам Петр Николаевич описывал устройство установки: «Между двумя кружками, вырезанными из тонкого листового никеля, была зажата согнутая в виде цилиндра слюдяная пластинка. Цилиндр служил телом радиометра; внутри его находилось неподвижно скрепленное с ним крылышко. Этот радиометр был подвешен на стеклянной нити внутри эвакуированного стеклянного баллона. Когда я направил на крылышко свет лампы, я постоянно наблюдал отклонения, которые были одного порядка с теми, которые вычисляются по Максвеллу…»
Предварительное сообщение о результатах своих опытов Петр Николаевич сделал в 1899 году. Затем он представил магистерскую диссертацию «Экспериментальные исследования пондеромоторного действия волн на резонаторы». Летом Лебедев выступил с докладом в Швейцарском научном обществе. Тем временем профессоры Московского университета обсудили работу Петра Николаевича, оценили ее как исключительную и рекомендовали ректору присвоить автору степень доктора, а не магистра. 28 февраля 1900 года Лебедев стал экстраординарным профессором Московского университета.
Петр Николаевич не оставлял своих опытов и к лету того же года доказал существование светового давления и при этом смог измерить его значение, показав, что оно соответствует величине, предсказанной Круксом. Вооружившись новыми результатами, Лебедев отправился в Париж, на Всемирный конгресс физиков, где выступил с докладом. Великолепно поставленные эксперименты российского ученого доказали мировому научному сообществу существование светового давления и принесли Петру Лебедеву широкую известность. Знаменитый Кельвин, например, в беседе с К. А. Тимирязевым говорил: «Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, а вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами», а известный физик Фридрих Пашен писал Лебедеву: «Я считаю Ваш результат одним из важнейших достижений физики за последние годы и не знаю, чем восхищаться больше – Вашим экспериментальным искусством и мастерством или выводами Максвелла и Бартоли[99]
. Я оцениваю трудности Ваших опытов, тем более что я сам несколько времени назад задался целью доказать световое давление и проделал подобные опыты, которые, однако, не дали положительного результата, потому что я не сумел исключить радиометрических действий». Также за свои работы Лебедев получил премию Академии наук и был избран в ее члены-корреспонденты.Но на этом Петр Лебедев останавливаться не собирался и принялся за решение следующей, еще более сложной экспериментальной задачи – определения светового давления на газы. Эта проблема на тот момент имела важнейшее значение для развития астрофизики. После шести лет упорного и кропотливого труда, построив более двадцати экспериментальных установок, ученый справился с поставленной проблемой. При этом он смог не только доказать сам факт существования светового давления на газы, но и измерить его силу. Чтобы не утомлять читателя техническими подробностями, мы опишем только общую идею его прибора. Камера с газом имела освещенную и темную часть. За счет этого, под действием светового давления, газ в камере приводился в круговое движение, которое определялось с помощью маленького поршня, находящегося в темной части. Для того чтобы избежать перепадов температур и давления, к газу, находящемуся в камере, Лебедев добавлял водород, обладающий большей теплопроводностью.
27 декабря 1907 года Петр Лебедев выступил с соответствующим докладом на Первом Менделеевском съезде. Затем он несколько дополнил исследования ив 1910 году опубликовал работу «Опытные исследования давления света на газы». Как и труды 1900–1901 годов, эта статья вызвала массу восторженных откликов в научном мире. Блестящий физик-экспериментатор В. Вин в письме русскому физику В. А. Михельсону даже написал, что Лебедев владел «искусством экспериментирования в такой мере, как едва ли кто другой в наше время». В 1911 году Петр Николаевич был избран почетным членом Лондонского королевского института.
Параллельно с исследованием давления света на газы, Лебедев много занимался организаторской работой. Став профессором Московского университета, он много сил и времени потратил на создание научной физической школы, по сути, первой в России. Унаследовав лабораторию Столетова, Петр Николаевич добился ее расширения и создания Научно-исследовательского института физики. Многие ученики Лебедева стали известными учеными.