alga teorisine aykırı gibi görünüyordu. Lenard güçlü bir elektrik ark lambası kullanarak ışık frekansı ile elektron enerjisinin değişimini gözlemledi. Böylece şiddetteki büyük değişimleri inceleyebildi ve ışık frekansı ile potansiyel değişimi incelemeye olanak veren güce sahipti. Deneyi direkt olarak ölçülen potansiyellerle ilgiliydi, elektronun kinetik enerjisiyle ilgili değil: fototüpte maksimum durdurma enerjisi (voltaj) ile ilgili elektron enerjisini buldu. Hesaplanan maksimum kinetik enerjinin ışığın frekansı ile belirlendiğini buldu. Örneğin, bir elektronun serbest kalması için frekanstaki artma hesaplanan maksimum kinetik enerjiyi arttırır – ultraviyole ışıması mavi ışık yerine bir fototüpte akımı durdurmak için daha yüksek uygulanan durdurma potansiyeli gerektirir. Ancak Lenard’ın sonuçları nicelikten ziyade niteliğe dayanıyordu, çünkü deneylerin uygulanması zordu: saf metalin gözlenebilmesi için her seferinde yeni kesilmiş bir metal ile deneylerin yapılması gerekiyordu, fakat kullandığı kısmi vakumlar içinde metal birkaç dakikada oksitleniyordu. Yüzey tarafından salınan akım, ışık şiddeti veya parlaklığı ile belirlendi: ışık şiddetini iki katına çıkardığında yüzeyden yayılan elektronlar da iki katına çıkıyordu. Araştırmacılar Langevin ve Eugene Bloch, Lenard etkisinin çok büyük bir kısmının Hertz etkisinden varolduğunu gösterdiler. Gaz üzerindeki Lenard etkisi buna rağmen oluşmuyordu. J.J. Thomson ve daha sonra Frederic Palmer Jr. tarafından tekrar bulunan ve çalışılan araştırmaya göre, ilk önce Lenard tarafından atfedilen birçok farklı karakter özelliği gösterildi. Einstein, 1905’te, "Annus Mirabilis" makalelerini yazarken 1905 yılında Albert Einstein, daimi dalgalar yerine şu an foton adı verilen ışığı tanımlayan ayrı niceliklerin yarattığı bu parakdosu çözdü. Max Planck’ın kara cisim ışıması teorisine göre, Einstein her kuantum ışık enerjisinin, frekans ve daha sonra Planck sabiti denilecek bir sabitin çarpılmasıyla aynı sonucu verdiği teorisini oluşturdu. Eşik frekansın üzerindeki bir foton gözlem etkisi oluşturarak tek bir atomu koparacak enerjiye sahiptir. Bu gözlem fizikte kuantum devrimine ve 1921 yılında Einstein’ın Nobel Fizik ödülü kazanmasına neden olmuştur. Dalga-parçacık ikili etkisi dalga konseptine uzak bir şekilde analiz edilmiştir. Einstein’ın fotoelektrik etkiyi nasıl açıkladığına dair matematiksel tanımı 1905 yılındaki ""On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light"" isimli makalelerinden birinde ışık miktarının emiliminden olduğunu göstermiştir. Bu makale “ışık miktarı” veya fotonların basit bir tanımını içeriyordu ve bu tanımın fotoelektrik etki ile birlikte nasıl açıklandığı gösterilmiştir. Işığın ayrı niceliklerdeki emiliminin basit açıklaması bu olayı ve frekansı karakterize ediyordu. Işık miktarı fikri Max Planck’ın kara cisim ışıması kanununu (""On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum"") yayınladığını makalesi ile başladı. Sadece E enerjisinin osilatör frekansı f ile doğru orantılı olduğunu gösteren "E" = "hf", Hertzian salınımlarınımda var olduğunu varsaymıştır (h Planck sabitidir). Işığın aslında ayrı  enerji paketlerinden oluştuğunu öne süren Einstein deneysel sonuçlarla uyuşan fotoelektrik etki içinde bir denklem yazmıştır. Fotoelektrik etkinin neden şiddete değil de sadece gelen ışığın frekansına bağlı olduğunu açıklamıştır: düşük şiddet, yüksek frekans kaynağı birkaç yüksek enerji fotonu sağlayabilir; yüksek şiddet, düşük frekanslı kaynak hiçbir elektronun yerinden çıkmaması için yeterli bireysel enerjili foton sağlayamaz. Bu önemli bir teorik atılımdı, ancak konsept ilk önce tamamen reddedildi çünkü fiziksel sistemlerde enerjinin sonsuz bölünebilirliği varsayımına dayanan elektromanyetik davranışlarla ilgili Maxwell’in denklemlerini izleyen ışığın dalga teorisi ile çelişiyordu. Deneylerden sonra bile Einstein’ın fotoelektrik etkisi denklemlerinin doğru olduğu gösterildi, fotonlar hakkındaki bu fikir daha önceden kabul edilmiş ve onaylanmış Maxwell denklemleri ile çeliştiği için reddedilmeye devam etti. R. Millikan (1923), Einstein’ın fotoelektrik etkisi hakkındaki varsayımlarının doğru olduğunu deneysel olarak gösteren ilk bilim adamı. Einstein’ın çalışması tek tek çıkarılan elektronların enerjisinin ışığın frekansı ile doğrusal olarak arttığını öne sürdü. Muhtemelen sürpriz bir şekilde, bu süre boyunca aralarındaki ilişki tam olarak test edilmemişti. 1905 yılında fotoelektronların enerjisinin gelen ışığın frekansı ile arttığı biliniyordu ve ışığın şiddetinden bağımsızdı. Fakat, artma miktarı 1914 yılına kadar tam deneysel olarak açıklanamamıştı. Millikan ise Einstein’ın varsayımlarının doğru olduğunu gösterdi. Fotoelektrik etki ışığın doğasında olan dalga-parçacık konseptinin açıklanmasına yardımcı oldu. Işık aynı anda duruma göre hem dalga hem parçacık özelliklerine sahip olabiliyordu. Bu etkiyi ışığın klasik dalga tanımı ile anlamak imkansızdı, salınan elektronların enerjisi gelen ışığın şiddetine bağlı değildi. Klasik teori elektronların belli bir zaman enerjiyi topladığını ve sonrasında da yaydığını öne sürüyordu.

Bunlar ışığa çok hassas vakum tüplerdir, zarf gibi bir plakanın iç kısmı (yanı veya sonu) fotokatotla kaplanmıştır. Fotokatot Sezyum, Rubidyum ve Antimon gibi malzemelerin birleşiminden oluşur, düşük iş fonksiyonlarına sahiptirler; bu yüzden çok düşük seviyelerde ışık ile aydınlandıklarında bile fotokatot hemen elektronları salar. Daha yüksek potansiyellerdeki elektrotlarda, elektronlar hızlandırılır ve ardından keşfedilebilir çıkış akımı sağlamak için ikinci emilim boyunca elektron miktarlarını arttırırlar. Işılçoğaltıcılar hala yaygın olarak kullanılırlar ve ışığın çok düşük olduğu seviyelerde bile algılanırlar.

Fotoelektrik etkinin kullanıldığı televizyonun ilk zamanlarındaki video kameralı tüpler, örneğin Philo Farnsworth’ün “Image dissector” ünde optik bir imajın taranan elektronik bir sinyale dönüşmesi için fotoelektrik etki tarafından yüklenmiş bir ekran kullanılmıştır.

Altın tabakalı elektroskoplar durağan elektriği tayin etmesi için tasarlanmışlardır. Metal kaba yerleşmiş yük gövdeye ve elektroskopun altın tabakasına doğru yayılır. Çünkü sonra aynı yüke sahip olacaklarından gövde ve tabaka birbirini iter. Böylece tabaka gövdeden ayrılır. Elektroskop fotoelektrik etkiyi göstermenin en önemli araçlarından biridir. Örneğin, eğer elektroskop bu süre boyunca negatif yüklenseydi, elektron fazlalığı olur ve tabaka gövdeden ayrılırdı. Eğer yüksek frekanslı ışık kap üzerinde yansırsa, elektroskop yüklerini boşaltır ve tabaka güçsüzleşmeye başlar. Çünkü kap üzerine gelen ışığın frekansı kapın eşik frekansını aşmaktadır. Işığın fotonları negatif yükü azaltarak kaptan elektron koparmak için gerekli enerjiye sahip olur. Bu negatif yüklü bir elektronu boşaltır ve daha sonra pozitif elektroskopu yükler. Ancak, eğer metal kaba çarpan elektromanyetik ışıma yeterli frekansa (kap için frekans eşik değerin altında) sahip değilse, sonra tabaka ne kadar düşük bir ışık yansısa bile asla yüklenmez.

Fotoelektronların enerjisi tam olarak gelen foton eksi maddenin iş fonksiyonu ya da bağlanma enerjisini yansıttığından, maddenin iş fonksiyonu monokromatik X-ray veya UV kaynağı ile bombardıman edilerek bulunabilir. Fotoelektron spektroskopi genellikle yüksek vakum çevresinde yapılır, çünkü eğer ortamda gaz molekülleri varsa elektronlar dağılır. Ancak, bazı şirketler havada fotoyansımaya izin veren ürünler satmaktalar. Işık kaynağı lazer, boşalabilen tüp ya da sinkotron ışıma kaynağı olabilir. Eş merkezli yarım küre analizörü (CHA) tipik bir elektron enerjisi analizörüdür ve gelen elektronların yönünü değiştirmek için kinetik enerjilerine bağlı olarak bir elektrik alanı kullanır. Her element ve çekirdek için farklı bir bağlanma enerjisi olacaktır. Bu birleşimlerden oluşan birçok elektron analizör çıkışında aniden yükselir ve maddenin elementel bütününü belirlemek için kullanılır.

Fotoelektrik etki pozitif bir yük oluşturması için güneş ışığına maruz bir uzay aracına neden olur. Bu temel bir problem olabilir, uzay aracının gölgede kalan diğer kısımları plazmanın yanında  negatif bir yük oluşturur ve dengesizlik hassas elektrikli bileşenlerin yükünü boşatabilir. Fotoelektrik etki ile oluşturulan durağan yük sınırlıdır, çünkü daha yüklü objeler elektronlarını daha kolay bırakırlar.

Ay’a çarpan güneşten yansıyan tozlar fotoelektrik etki boyunca yüklenmeye neden olur. Yüklü toz kendini ittirir ve elektrostatik hareketlenmeyle Ay’ın yüzeyinden kendini ittirir. Atmosfer tozu olarak gösterilen bu tozlar ince bir sis ve bulanıklık ile gün batımından sonra karanlık bir ışık olarak görülürler. Ilk kez 1960lı yıllarda Surveypr programı ile fotoğraflanmışlardır. En küçük parçaların kilometrelerce uzaklara itildikleri düşünülür ve bu parçacıklar yüklenen ve boşalan “çeşme”ler gibidir.

Görüntü yoğunlaştırıcı tüp içinde galyum arsenit gibi alkali bir metal ya da yarı iletken bir maddenin ince bir tabakasından fırlayan fotonlar fotoelektrik etkiden dolayı fotoelektronların çıkarılmasına neden olurlar. Fosfor kaplı ekrana çarptıkları yerde bir elektrostatik alanın tarafından hızlandırılırlar ve elektronlar foton haline geri döner. Elektronlar hızlanmaya başlayınca ya da mikra kanallı tabakalar ile ikincil emilimler elektron sayısını arttırınca sinyal yoğunlaşır. Bazen bu iki method birlikte kullanılır. Iletim bandından vakum seviyesine bir elektronun hareketi için ek kinetik enerji gereklidir. Bu fotokatotların elektron ilgisi olarak bilinir ve bant aralığı modelinde anlatıldığı üzere yasaklı banttan diğerine fotoemisyon için bir bariyer görevi görür. Galyum arsenit gibi bazı maddelerin elektron ilgisi iletim bandının altındadır. Bu maddelerde ışıma yapması için yeterli enerjili elektronlar iletim bandına atlar ve fotonları emen film biraz kalın olabilir.Bu maddeler negatif elektron ilgisi olan maddeler olarak bilinir.

Fotoelektrik etki fotonlar ve atomlar arasındaki etkileşimdir. Teorik olarak olası 12 etkileşimden biridir. Elek