1905年，爱因斯坦提出了光子假设，这一理论成功地解释了光电效应，因此他于1921年荣获诺贝尔物理奖。光照射金属时，能引发物质的电性质变化，这一现象统称为光电效应，它包括光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，即光生伏特效应。其中，光电子发射，即外光电效应，发生在物体表面；而光电导效应和阻挡层光电效应，即内光电效应，发生在物体内部。
赫兹在1887年首先发现了光电效应，爱因斯坦的关键贡献在于他解释了金属表面在光照射下发射光电子的现象，发射出的电子被称为光电子。光的波长小于特定的临界值时，才能激发电子的发射，对应的光的频率为极限频率，这与金属材料有关。光电子的能量与光的波长相关，但与光强无关，这与光的波动性理论不符。更有趣的是，光电效应的瞬时性，即使光强度较弱，按波动理论，电子需要较长时间积累能量，而实际上，只要光频率高于金属极限频率，无论光强如何，电子发射几乎是瞬间的，不超过十的负九次方秒，这表明光具有粒子性，由能量单位（光子）组成。
光电效应中的电子射出方向并非定向，大部分垂直于金属表面，与光的照射方向无关。光作为电磁波，其高频的正交电磁场振幅极小，不会影响电子的发射方向。光电效应揭示了光的粒子性，而光的波动性则体现在干涉和衍射现象中。
当光的频率超过极限频率，金属表面会立即发射光电子，形成光电效应。如果在金属表面加上闭合电路和正向电源，逸出的光电子形成光电流。在入射光强度保持不变的情况下，增大光电管两极的电压，可以提高光电子的动能，光电流会相应增加。然而，光电流不会无限制增大，会有一个最大值，即饱和电流。因此，随着入射光强度的增加，单位时间里通过金属表面的光子数增多，与金属中的电子碰撞次数增多，导致逸出光电子和饱和电流的增加。
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电 。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用。