Según la teoría cuántica de Einstein, la luz está formada por fotones, cada uno con una energía proporcional a su frecuencia:

Cuando un fotón incide sobre la superficie de un metal, puede ceder toda su energía a un electrón. Parte de esa energía se utiliza para arrancar el electrón del metal, venciendo la energía de ligadura mínima, denominada función de trabajo o trabajo de extracción $W_0$ (característica del material). El resto de la energía se convierte en energía cinética del electrón emitido. Aplicando la conservación de la energía:

Para que se produzca el efecto fotoeléctrico, la energía del fotón debe ser mayor o igual que la función de trabajo: $h \cdot f \geq W_0$. La frecuencia mínima necesaria se denomina frecuencia umbral $f_0$, con $W_0 = h \cdot f_0$. Si $h \cdot f < W_0$, no se emite ningún electrón, independientemente de la intensidad de la luz.Es importante destacar que la interacción es siempre entre un solo fotón y un solo electrón: un electrón no puede acumular la energía de varios fotones. Por eso, la energía cinética del electrón emitido depende únicamente de la frecuencia (y por tanto del color) de la luz, no de su intensidad.

La luz azul tiene mayor frecuencia que la luz roja ($f_{\text{azul}} > f_{\text{roja}}$), por lo que sus fotones tienen mayor energía ($h f_{\text{azul}} > h f_{\text{roja}}$). La intensidad de la luz está relacionada con el número de fotones por unidad de tiempo, pero NO con la energía de cada fotón.¿Cuál produce electrones con mayor energía cinética? La luz azul, aunque sea de baja intensidad. Dado que cada fotón azul posee más energía, y la función de trabajo $W_0$ es fija para el metal, la energía cinética de los electrones emitidos será mayor:

¿En qué caso se emitirán más electrones? En el caso de la luz roja de alta intensidad. La intensidad luminosa determina el número de fotones que llegan por segundo a la superficie del metal. A mayor intensidad, más fotones inciden por unidad de tiempo y, por tanto, más electrones pueden ser arrancados (siempre que cada fotón individual supere la frecuencia umbral, lo cual se cumple al enunciar que ambas logran extraer electrones). La cantidad de electrones emitidos es proporcional al número de fotones, no a su energía individual.En resumen: