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光电效应是指光照射到金属表面时，会使金属中的电子吸收光的能量而逸出，形成电流的现象。这一现象由海因里希·赫兹在1887年首次观察到，后来被爱因斯坦在1905年成功解释，为此他获得了1921年诺贝尔物理学奖。光电效应是量子物理学的重要基础，它证明了光的粒子性质。
根据经典物理学的波动理论，光的能量是连续分布的，光的强度越大，能量越高。经典理论预测：任何频率的光，只要强度足够大，照射时间足够长，都应该能使电子获得足够的能量而逸出。逸出电子的能量应该与光的强度有关。光照到金属表面后，电子吸收能量需要一个积累过程，逸出应该有延迟。然而，实验结果与经典理论预测完全不符。实验发现，只有当入射光的频率高于一个阈值频率时，才会发生光电效应，而且这种效应是瞬时的，没有可测量的延迟。
为了解释光电效应的实验结果，爱因斯坦在1905年提出了革命性的光量子假说。他认为光不是连续的波，而是由一个个能量子（即光子）组成的。每个光子的能量与光的频率成正比，表示为E等于h乘以f，其中h是普朗克常数。光电效应是光子与电子一对一相互作用的结果，一个光子将其全部能量传递给一个电子。电子要从金属表面逸出，需要克服金属的束缚力，做功W，这被称为逸出功。如果光子的能量大于逸出功，电子就能逸出，多余的能量转化为电子的动能。
爱因斯坦光电效应方程是：h乘以f等于W加上E_k_max。其中，hf是入射光子的能量，W是金属的逸出功，E_k_max是逸出光电子的最大初动能。这个方程完美地解释了光电效应的所有实验规律：当光子能量小于逸出功时，即hf小于W时，电子无法逸出，不会发生光电效应。当光子能量大于逸出功时，即hf大于W时，电子逸出，且最大动能E_k_max等于hf减去W，只与光的频率有关，与光的强度无关。光子与电子是一对一作用，能量传递是瞬时的，所以光电子逸出是瞬时的。光的强度越大，单位时间内到达金属表面的光子数量越多，因此逸出的光电子数量越多，光电流越大。
光电效应的成功解释，特别是爱因斯坦光电方程的提出，为光的粒子性提供了强有力的证据，是量子理论发展史上的一个重要里程碑。它表明光既具有波动性，如干涉和衍射现象所示，又具有粒子性，如光电效应所示，即光的波粒二象性。爱因斯坦因解释光电效应获得了1921年的诺贝尔物理学奖。光电效应在许多领域有广泛应用，如光电管、光电倍增管、太阳能电池和各种光电传感器等。这些应用在现代科技中发挥着重要作用，从自动门感应器到太阳能发电，从数码相机到夜视设备，光电效应的应用无处不在。