在自然界里，事物的性质是复杂的，常常呈现出相互矛盾的现象。可是，矛盾的本质一旦被揭露，在科学上就是一次重大的突破，它就意味着新学说的创立。伟大的科学家爱因斯坦的光子说，正是这样建树了奇功……
1887年，著名的科学家赫兹发现了一个奇怪的现象：一对带高电压的金属极板，用紫外线照射其中的一块，则在两块金属极板之间就会发生火花放电。第二年，俄国物理学家斯托列托夫也做了一个类似的实验，他发现：用紫外线照射一块带负电的单独金属板，就会使极板失去负电荷。
在光照射下金属表面失去负电荷的现象，或者说，当光照射在金属表面时金属中有电子逸出的现象，在物理学上称之为光电效应。
我们可做一个简单的小实验，来观察光电效应现象。取一块清洁、绝缘的锌板，并用导线将它与验电器的金属杆相接。如果让锌板带上负电荷，用紫外线照射锌板，则验电器指针的偏角就会立即减小。如果让锌板带上正电，用紫外线照射锌板，则验电器指针的偏角就会增大。这个实验证明：在紫外线的照射下，锌板确实是失去了负电荷。
紫外线照射下的锌板是怎样失去电子的？
我们再来看一个实验。金属板、灵敏电流计、电池组和金属网依次用导线串联起来。让光线穿过金属网、照射到接于电池负极因而带有负电的金属板上，此时，就可以看出电流计指针指示有电流通过。如果将电池组反过来，将金属板接到电池组的正极上，将金属网接到电池组的负极上，然后再让光线穿过金属网而照射到金属板上，此时，电流计就没有电流通过的指示了。由此可见，电流是金属板上释放出来的电子在电场作用下跑到高电势的金属网上去而形成的。
采用别的金属板作极板，在光线照射下也会发生光电效应。不过，对不同的金属极板，必须使用不同的光线照射。如对锌、铁、铜等金属，要使用紫外线照射；如对锂、钠、钾等金属，则使用频率较小的可见光照射即可。
为了研究光电效应的规律，将上述实验装置的极板和极板封闭在高真空容器内，起初，电流表没有电流指示，当紫外线通过石英小窗口照射到极板上时，电流表就会有电流指示，因为接于电池组负极的极板受到紫外线的照射而释放出电子，这些电子在电场的加速下，从极板向极板运动而形成了电流。这些电子，是光照射到金属表面上所激发出来的，因而称之为光电子；而它们所形成的电流，就称之为光电流。
实验告诉我们，光电效应的规律是：
1.光电流的产生过程是极快的，一般不超过10——9秒，光照停止，光电流随即消失。
2.在极板接正、接负的情况下，逐渐增加正向电压，则光电流也将随之增大；当电压增大到一定值时，光电流就不再增大，即达到饱和值，此后再增大正向电压，也是不起作用的。这是因为，紫外线所激发出来的光电子已经全部被极板吸收去了。
3.增大照射光的强度，则光电流从原饱和值开始继续增长，直至光电流达到更大的饱和值为止；若照射光的强度增大1倍，光电流的饱和值也增加1倍，这就表明，在单位时间里从极板激发出来的光电子数，由此而产生的光电子流强度，是与照射光的强度成正比的。
4.将两极板之间的正向电压逐渐降低到零，此时电流表仍有指示，这表明电路里仍有一定大小的电流通过。由此可以断定：起初，光电子从极板激发出来时，就已经具有一定的能量和初速度，即使没有电场作用，也能够靠自己的能量跑到极板上去，因而形成光电流。
5.在极板接正、接负的情况下，由分压器使反向电压增大。当反向电压增大到一定值时，则光电流截止。此时的反向电压，称为截止电压。在这种情况下，光电子靠自己的最大初动能不足以克服反向电场阻力而达极板。因此，根据反向截止电压，可以求出光电子的最大初动能：电子克服反向截止电压，所做的功。而且，实验还证明，照射光强度增大，反向截止电压保持不变，也就是说，光电子的最大初动能与照射光强度无关。
6.改变照射光的频率，譬如说，先后采用红光、蓝光、紫外线等照射极板，则照射光频率增大，光电子的最大初动能也随之而成正比地增大。
7.采用不同的金属制作极板，重复上述实验，则可以发现：无论采用什么金属板，都能发生光电效应。但是，对于每一种金属来说，照射光都有一个最低频率界限——极限频率。如果照射光频率低于此极限频率，那末，不管它的强度多么大，照射时间有多长，都不能发生光电效应；反之，只要照射光频率超过此极限频率，就能够发生光电效应。
金属不同，其极限频率也不同。
光电效应有两种类型：
1.光照射到金属表面上激发出光电子来，这种效应称为外光电效应。
2.光照射到半导体或绝缘体的表面上，其中的电子克服束缚力，从原子的内层跳到外层，甚至成为自由电子，因而使半导体或绝缘体的导电性增大，这种效应称为内光电效应。
外光电效应的一个实例是光电管。它是一种利用碱金属外光电效应而制成的真空二极管。阴极的内壁涂有碱金属钾、钠、艳或其氧化物，它同阳极起被封闭在管子里，管内往往充以惰性气体氖、氩、氪等。其阳极接电源的正极，阴极接电源的负极，电源电压约为80～100伏特。当光照射到阴极的内表面碱金属层上的时候，就会发生光电效应，所激发出来的光电子在电场的作用下作加速运动，同时，由于惰性气体原子受到光电子的撞击而发生气体电离现象，因而将有更多的电子跑到阳极去，这样就形成了较强的光电流。照射光越强，产生的光电子数目越多，因而通过电流表的电流强度也就越大。光电管是一种实用性很强的电子器件，在自动控制、有声电影、电视摄象、无线电传真及其它光电转换设备上都不可缺少。
光电管在电影影片的录音和放音过程中的应用。影片录音时，声音通过受话器而使金属薄片在磁场中振动，从而产生相应的音频电流，将此电信号放大而输送给录音机磁场中的金属薄片，这样一来，后者将随着声音电流的变化而发生振动，因此，从光源发出、穿过磁铁上小孔而射到胶片上去的光束，将随着受话器声音的不同而变化，于是，就使电影胶片上记录下来代表声音的痕迹的宽度也跟着变化。影片放音时，光源、胶片上代表声音的痕迹、光电管三者位置处于同一条直线上，因而光源发出的光透过影片边缘上的声音痕迹后即射入光电管中。由于代表声音痕迹的宽度是按声音的规律而变化的，致使进入光电管的光线强弱程度也相应地发生变化，光电流就跟着发生变化，经扩大器放大后送入扬声器，这样，就将变化的电流又还原成为和原来完全相同的声音了，并伴随着影片放映而重放出来。
内光电效应的一个实例是光敏元件。它起初也被称为光电管——内光电效应光电管，或者称为光敏电阻。第一只光敏电阻是1876年制成的硒光敏电阻，是由两条导线绕在一块云母片上制成的，稍后则制成了瓷心的线绕光敏电阻。由于它象电阻，故称之为光敏电阻。后来几经改进，出现了电容式、刻线式、梳子式光敏电阻。1917年以后相继制成了硒碲、硫化铋、硫化铅、硒化铅和碲化铅等各种各样光敏电阻，才逐渐迈进半导体内光电效应元器件行列。近二十年来，多种型号多种规格的锗光敏二极管、硅光敏二极管和三极管不断涌现出来，这些半导体器件在辐射线下将因导电性增大而产生电效应，它们广泛地用于近红外探测器和光电转换自动控制设备上，在工业、军事和科研各领域中具有重要的地位和作用。
另一种内光电效应元件叫硅光电池，这名字，可能不少人都不熟悉，但它们的活动和表现，人们是听说过或见到过的。薄薄的袖珍计算器不用电池；太空实验室的用不尽的能源和野外勘察站和边防哨卡的小小发电装置，它们都是靠硅光电池将太阳能转换成电能的。