Het foto-elektrisch effect (of althans de verklaring ervan) vormde de basis van de kwantumtheorie. Dit effect was reeds lang bekend maar nog niemand was er in geslaagd om een degelijke veklaring te vinden. Wanneer men twee geleidende platen met een gelijkspanningsbron verbindt, zal één een negatieve lading krijgen, de andere een positieve. Indien men licht laat schijnen op de negatieve plaat, komen er elektronen vrij waardoor er een stroom onstaat. Dit effect wordt het foto-elektrisch effect. Opmerkelijk is dat het effect niet plaatsvindt indien het licht een lage frequentie heeft. Dit experiment is onverklaarbaar wanneer men er van uit gaat dat licht een golfverschijnsel is.
In 1905 publiceerde Einstein een artikel met zijn verklaring van het foto-elektrisch effect. Hij bouwde verder op de veronderstelling van Max Planck dat energie enkel in pakketjes, zogenaamde kwanta, voorkwam. Albert Einstein ging in zijn artikel ervan uit dat ook licht bestond uit de zogenaamde energie-pakketjes die hij licht-kwanta noemde, nu ook wel fotonen genoemd.
Door te veronderstellen dat men een hoeveelheid energie nodig heeft om een elektron vrij te maken en dat de energie van een foton rechtevenredig is met de lichtfrequentie kwam Einstein tot onderstaande vergelijking:
Ek = h c/ - W
waarbij:
- Ek de kinetische energie van het deeltje is
- h is de constante van Planck
- c is de lichtsnelheid
- λ is de golflengte van het licht
- W is de energie die men nodig heeft om het elektron vrij te krijgen
h c/λ is dus de energie van het lichtdeeltje. Hieruit volgt dat hoe lager de golflente is, hoe hoger de energie is! Dit is dus de verklaring van het foto-elektrisch effect. In 1921 kreeg Einstein de nobelprijs voor dit werk, dat aan de basis lag van de kwantummechanica.
