Quando a radiação eletromagnética, como a luz, atinge a superfície de um metal, elétrons são emitidos. Esses elétrons são chamados de fotoelétrons e esse fenômeno é chamado de efeito fotoelétrico. O efeito fotoelétrico ocorre porque os elétrons na superfície do metal tendem a absorver energia da luz incidente e usá-la para vencer as forças atrativas que os ligam aos núcleos dos átomos que compõem a superfície metálica.

Vídeo - Efeito fotoelétrico - 15:01 (Khan Academy)

Uma ilustração detalhando a emissão de fotoelétrons como resultado do efeito fotoelétrico é fornecida abaixo.

É importante notar que a emissão de fotoelétrons e a energia cinética dos fotoelétrons ejetados é dependente da frequência da luz que incide na superfície do metal.

A demonstração abaixo indicada mostra a simulação de um aparelho usado para demonstrar o efeito fotoelétrico.

Simulação do efeito fotoelétrico

Uma luz monocromática, incidindo sobre uma placa metálica liberta fotoelétrons, que podem ser detectados sob a forma de uma corrente ao serem atraídos por outra placa metálica, devido à aplicação de uma diferença de potencial entre as duas placas.

Nem todo fóton da luz que incide sobre a placa metálica emite um elétron, mesmo que os fótons tenham energia suficiente para emitir elétrons. Cada elétron tem uma energia de ligação com o núcleo do átomo. Se um fóton for absorvido por um elétron com energia de ligação maior que a energia do fóton, o elétron não será liberado. Os fótons com energias mais altas são mais propensos a liberar elétrons porque uma proporção maior de elétrons no metal tem energia de ligação menor que a energia do fóton.

A energia de um foton é dada por

E = hv 

v = frequência da luz que incide sobre a placa

h = constante de Plank = 6,57 x  ^-34 J

Portanto, à medida que você aumenta a frequência, o número de elétrons emitidos e, portanto, a corrente aumentará até que todos os fótons estejam emitindo elétrons. Mas variar  a frequência na simulação do efeito foto elétrico observará que para algumas cores (com diferentes comprimentos de onda ou frequências) não haverá fluxo de eletrons porque os fotons não terão energia suficiente para arrancar os elétrons de seus átomos.

Na configuração padrão, como a intensidade da luz é proporcional ao número de fótons vezes a frequência, se você aumentar a frequência mantendo a intensidade constante, o número de fótons diminuirá. Portanto, se você aumentar a frequência além do ponto em que todos os fótons estão emitindo elétrons, o número de elétrons emitidos e, portanto, a corrente começará a diminuir. 

Na simulação assumiu-se que todos os elétrons são ejetados perpendicularmente à placa para simplificar o cálculo. Em um experimento real, os fótons são ejetados em todas as direções.