Через 34 года английский инженер-электрик Уиллоуби Смит увидел, что фотоны (частицы света) увеличивают способность селена проводить ток. А несколькими годами позже английский профессор Уильям Гриллс Адамс и его студент Ричард Эванс убедились в том, что на свету селен вырабатывает электричество. Эти наблюдения помогли американскому изобретателю Чарльзу Фриттсу в 1883 г. сконструировать первую солнечную батарею.
В 1887 г. немецкий физик Генрих Герц экспериментировал с открытой колебательной системой, состоящей из зеркал, как вдруг его внимание привлекло интересное явление. Когда ультрафиолетовые лучи попадали на отрицательный электрод искрового разрядника, электропроводность которого напрямую зависит от ионизации находящегося внутри газа, — для электрического разряда требовалось меньшее напряжение между электродами, чем в предыдущих опытах, не предполагавших наличие света. Герц не смог объяснить увиденное, и его наблюдения продолжили немецкий ученый В. Гальвакс и русский физик А. Г. Столетов. Последний подключил к электросети конденсатор (прибор для накопления заряда), где в роли положительной обкладки выступала медная сетка, а отрицательной — цинковая пластина. Если световые лучи направлялись на пластину, по цепи начинал циркулировать ток. А если той же пластине передавали положительный заряд, ток сразу исчезал. Этот эксперимент показал, что свет выбивает отрицательный заряд из металла, исполняющего функцию катода, вследствие чего и возникает ток.
Заинтригованный, Столетов измерил заряд вылетающих частиц и понял, что это электроны. Сам процесс вырывания электронов светом из жидкостей и твердых предметов ученый назвал фотоэффектом, а выбитые частицы — фотоэлектронами. Позже он доказал, что фотоэффекту не требуется инерция: стоит лучу попасть на поверхность тела, как оттуда мигом вылетает электрон; главное условие — чтобы частота света была выше минимальной.
Такие наблюдения невозможно было объяснить законами электромагнитной волновой теории света, согласно которой электромагнитная волна вырывает электроны из металла, постепенно «раскачивая» их. Для этого требуется некоторое время, а если освещенность слабая, то электроны вылетают и того позже. К тому же энергия их движения должна определяться амплитудой электромагнитной волны, а следовательно, и напряженностью электрического поля внутри волны. Но процесс фотоэффекта демонстрировал абсолютно противоположное.
Ответ был найден в 1905 г. великим физиком А. Эйнштейном. До этого Эйнштейн в течение пяти лет изучал работы М. Планка, который предположил, будто в процессе видимого, ультрафиолетового и инфракрасного излучений атомы нагретого объекта выделяют энергию не сплошным потоком, а определенными дозами — квантами. Исследуя электромагнитное излучение, Эйнштейн, в свою очередь, сделал вывод, что электромагнитная волна тоже состоит из порций энергии — фотонов.