Cuando una superficie metálica es iluminada con luz de frecuencia suficiente, se produce la emisión de electrones. Este fenómeno, conocido como efecto fotoeléctrico, fue explicado por Einstein en 1905 aplicando la cuantización de la energía propuesta por Planck.

La luz está formada por cuantos de energía llamados fotones. Cada fotón transporta una energía proporcional a la frecuencia $\nu$ de la radiación:

donde $h = 6{,}626 \times 10^{-34}$ J·s es la constante de Planck.

Los electrones de la superficie metálica están ligados al metal. Para arrancar un electrón es necesario suministrarle una energía mínima llamada función de trabajo o trabajo de extracción $W_0$, que depende del material. Esta energía está relacionada con la frecuencia umbral $\nu_0$ (frecuencia mínima de luz capaz de producir el efecto):

Cuando un fotón interacciona con un electrón de la superficie metálica, le cede toda su energía. Parte de esa energía se emplea en vencer la función de trabajo $W_0$ (para extraer el electrón del metal) y el resto se convierte en energía cinética del electrón emitido. Aplicando la conservación de la energía:

Siendo $E_{c_{\text{máx}}}$ la energía cinética máxima del electrón emitido (corresponde a electrones que no han sufrido pérdidas adicionales al escapar):

La ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico es una expresión directa de la conservación de la energía: la energía del fotón incidente se distribuye entre el trabajo necesario para liberar el electrón del metal ($W_0$) y la energía cinética con la que el electrón es emitido ($E_{c_{\text{máx}}}$). La intensidad de la luz determina el número de fotones (y por tanto el número de electrones emitidos), pero NO la energía de cada electrón, que solo depende de la frecuencia.