Resonanssi 7 -oppikirjassa tutkittiin sähkömagneettisen säteilyn ja etenkin valon ilmiöitä. Kirjassa ei kuitenkaan tutustuttu sähkömagneettisen säteilyn ja aineen vuorovaikutukseen täsmällisesti. Sähkömagneettisen säteilyn absorboituessa aineeseen säteily luovuttaa siihen energiaa. Koemme tämän ilmiön, kun auringonvalo lämmittää meitä.

Sähkömagneettisen säteilyn absorptiossa havaitaan kuitenkin piirteitä, jotka poikkeavat aaltoliikkeelle tyypillisestä käyttäytymisestä. Klassinen fysiikka ei pystynyt täsmällisesti selittämään esimerkiksi valon ja metallin vuorovaikutusta, valosähköilmiötä. Tarvittiin uudenlainen teoria kuvailemaan ilmiötä. Valosähköilmiössä säteilyn energia irrottaa elektroneja – "valosähköä" – metallin pinnasta. Ilmiötä demonstroidaan alla olevalla videolla.

​

​Videolla eboniittisauvaan kerääntyy hankauksessa elektronien ylimäärä. Kosketettaessa sinkkilevyä elektroneja siirtyy sauvasta levyyn. Levyyn kiinnitetty elektroskooppi ilmaisee sen varautumisen. Elektronit sitoutuvat metallihilaan tietyn suuruisella energialla, jota kutsutaan irrotustyöksi. On luontevaa olettaa, että valon siirtämä energia voi aiheuttaa elektronien irtoamisen metallista.

Valon aaltomallin kannalta tilannetta voi tarkastella seuraavasti:

• Valon säteilyn intensiteetti [[$I$]] on säteilyn teho [[$P$]] pinta-alayksikköä [[$A$]] kohden eli teho on intensiteetin ja pinta-alan tulo [[$ P=IA$]].
• Teho puolestaan on siirtyvä energia [[$E$]] aikayksikköä [[$t$]] kohden. Metallin vastaanottama energia noudattaa kaavaa [[$ E= Pt =IAt $]].
• Tämän mukaan elektroneja irtoaa, kun ne ovat vastaanottaneet riittävästi energiaa.
• Riittävän suuri energia saavutetaan tietyn ajan kuluessa, oli valonlähde millainen tahansa.

Elektronit eivät kuitenkaan irtoa näkyvän valon vaikutuksesta pitkänkään ajan kuluessa. Myöskään näkyvän valon kirkkauden eli intensiteetin lisääminen ei muuta tilannetta. Sen sijaan UV-valo irrottaa elektronit ja purkaa varauksen. Havainto paljastaa valon absorptiosta piirteitä, joita on vaikea selittää aaltomallin perusteella.

Ilmiö on selitettävissä seuraavilla seikoilla:

• Sähkömagneettinen säteily koostuu energiapaketeista eli kvanteista. Kvanttien energia on sitä suurempi, mitä suurempi on säteilyn taajuus.
• UV-valolla on suurempi taajuus kuin näkyvällä valolla.
• Säteily absorboituu ja emittoituu vain kvantteina.
• Säteilyn kvantin absorboituessa metalliin sen energia siirtyy kokonaisuudessaan yhdelle elektronille.

Näiden seikkojen myötä valosähköilmiö tulee ymmärrettäväksi. Näkyvän valon taajuus on sen verran pieni, että valokvanttien energia ei riitä irrottamaan elektroneja, eikä varaus purkaannu levyltä. Intensiteetin lisääminen kasvattaa kvanttien lukumäärää, mutta yksittäisen kvantin energia ei kasva. Sen sijaan UV-valon kvanttien energia riittää elektronien irrottamiseen, jolloin varaus purkautuu.

Yllä esitetyt kvanttimallin postulaatit ovat peräisin Albert Einsteinilta (1879–1955). Hän sovelsi valosähköilmiöön Max Planckin jo aiemmin esittämää hypoteesia säteilyn kvanteista. Einstein julkaisi selityksen ilmiölle vuonna 1905, ja hänelle myönnettiin kyseisen työn nojalla fysiikan Nobelin palkinto vuonna 1921. Valosähköilmiöllä on suuri historiallinen merkitys, koska se edustaa klassisen fysiikan murrosta moderniksi fysiikaksi sekä kvanttifysiikan kauden alkua.