O placa de zinc proaspat lustruita, incarcata negativ se descarca daca este expusa luminii ultraviolete. Acest fenomen este numit efectul fotoelectric.
Investigatiile de la sfarsitul secolului 19 demonstreaza ca efectul fotoelectric are loc si cu alte materiale, dar numai daca lungimea undelor a radiatiilor incidente este destul de scurta. Pentru fiecare material exista o lungime de unda limita si efectul fotoelectric se observa numai daca lungimea de unda incidenta este mai mica decat cea limita. In caz contrar nici macar o intensitate mare a radiatiei nu poate declansa efectul, lucru aparent misterios pentru oamenii de stiinta.
Albert Einstein a dat o explicatie finala in 1905: lumina contine particule (fotoni), si energia acestor particule este proportionala cu frecventa luminii. Exista un minimum de energie (dependent de material) care este necesar pentru a scoate un electron de pe suprafata placii de zinc sau a altui corp solid (lucrul mecanic de extrctie). Daca energia unui foton este mai mare decat aceasta valoare, electronul poate fi emis. Din aceasta explicatie rezulta urmatoarele ecuatii:
Ecin ... energia cinetica maxima a electronilor emisi
h ..... constanta lui Planck (6,626 × 10−34 Js)
f ..... frecventa
W ..... lucru mecanic de extractie
Acest applet Java simuleaza un experiment pentru determinarea constantei lui Planck si lucrului mecanic de extractie: O singura linie spectrala este filtrata din lumina unei lampi de mercur. Aceasta lumina cade pe un catod (C) al unei celule fotoelectrice si cauzeaza emisia electronilor prin efect fotoelectric (sau nu). Pentru determinarea energiei cinetice maxime a electronilor extrasi se mareste tensiunea inversa pana cand electronii extrasi nu mai ajung la anod (C). Instrumentul de masura albastru indica tensiunea inversa, iar cel rosu indica daca mai ajung electroni la anod.
Panoul din partea dreapta permite alegerea materialului catodului, lungimii de unda si tensiunii inverse. Valorile indicate se refera la frecventa luminii si la bilantul energetic al efectului fotoelectric. Rezultatele masuratorilor sunt reprezentate in diagrama frecventa-tensiune din stanga jos, dar pot fi sterse cu butonul corespunzator din panou.
Din evaluarea rezultatelor unei serii de trei masuratori rezulta trei drepte paralele. Din inclinarea acestora poate fi determinata constanta lui Planck (h). Lucrul mecanic de extractie pentru materialul catodului (in electron volt, eV) rezulta direct din intersectia cu axa verticala.