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Die klassische Erklärung für diesen Vorgang hat Lenard mit der Wellentheorie geliefert. Nach diesem Modell versetzt das Licht durch seine Energie frei verfügbare Elektronen in der Metalloberfläche in Schwingungen gegenüber seinem Atomrumpf. Sobald ein Ele ktron genügend Energie durch das Licht aufgenommen hat, kann es die Metalloberfläche mit einer bestimmten kinetischen Energie verlassen. Diese Erklärung steht jedoch nicht in Einklang mit den Versuchsergebnissen überein. Wenn das Licht als Welle auffaßt hä ngt nämlich die übertragene Schwingungsenergie, die als Ursache für die Herauslösung angenommen wird, von der Amplitude der Welle und nicht von der Frequenz ab. Im Versuch hat sich jedoch gezeigt, daß die maximale kenetische Energie der Elektronen sowohl v on der Intensität des Lichtes als auch von der Bestrahlungsdauer unabhängig ist. Die Existenz einer Grenzfrequenz ist wegen der Unabhängigkeit von der Bestrahlungsdauer damit nicht nachvollziehbar. Nach einer bestimmten Zeit müßte jedes Elektron nämlich g enügend Energie gesammelt haben, um die Metalloberfläche zu verlassen. Daher hat man das Erklärungsmodell erweitert. Man nimmt an, daß jede Metalloberfläche eine bestimmte Resonanzfrequenz f hat und erklärt so die Frequenzabhängigkeit. Unverständlich bleib t allerdings auch dann, weshalb die maximale kenetische Energie laut Versuch bei einer Frequenz größer als der Resonanzfrequenz wieder ansteigt. Daraus folgt das die Wellenvorstellung zur Erklärung des Phänomens nicht geeignet ist. Sowohl die Unabhängigkei t von der Intensität und Bestrahlungsdauer als auch das lineare Ansteigen der maximalen kinetischen Energie mit der Frequenz lassen sich nicht erklären.
Einstein hat daher ein grundlegend anderes Erklärungsmodell entwickelt. Er geht davon aus, daß das Licht aus kleinen Energiepaketen besteht (Lichtbündeln Lichtquanten). Die Energie dieser Lichtbündel hängt von der Frequenz ab. Sie beträgt h*f. Durch die Fr equenzabhängigkeit stellt er automatisch einen Zusammenhang mit einem Teil der Wellentheorie her. Er nimmt außerdem an, daß die Lichtquanten sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und das sie ihre Energie an Elektronen vollständig abgeben können. Er bezeich net die Lichtquanten im folgenden seiner Theorie als Photonen. Tritt ein solches Photon (es hat die Frequenz des zugehörigen Lichtes) auf ein Leitungselektron in einem Atomverband, so kann das Photon seine gesamte Energie h*f auf das Elektron übertragen. D as Elektron besitzt nun eine bestimmte Energie. Falls diese ausreichend ist, ist das Elektron in der Lage, sich aus dem Atomverband herauszulösen und die Metalloberfläche mit einer bestimmten kenetische Energie zu verlassen. Die zum Verlassen des Atomverb andes notwendige Energie ist abhängig vom Material (der Grenzfrequenz). Bei der Grenzfrequenz ist nämlich die entgegenwirkende Kraft gerade so groß, daß sie die Energie des Elektrons ausgleicht, d.h. das Elektron kann sich zwar aus dem Atomverband lösen , h a t danach aber die kenetische Energie null. Für die Austrittsarbeit Wa gilt also: Wa=h*fg. Die übertragene Energie spaltet sich also in die für den Austritt benötigte Energie und den Teil, der nach diesem Vorgang als kenetische Energie überbleibt auf. E s gilt also: Energie des Photons= (Kinetsiche Energie nach dem Austritt)+(Energie für den Austritt). Dann gilt für die maximale kinetische Energie nach dem Austritt: Ekin=h*f-h*fg=H(f-fg). Einsteins Erklärung deckt sich vollständig mit den Versuchsergebnis sen. Es stellt sich jedoch die Frage, wie man die anderen Eigenschaften des Lichtes mit Hilfe der Lichtquanten erklären will. Die geradlinige Ausbreitung des Lichtes im Raum, die Inteferenzerscheinungen, die Beugung und die Brechung von Licht decken sich a lle mit den bei Wasser festgestellten Eigenschaften und daher mit der Wellentheorie. Man kann natürlich annehmen, daß auch die Lichtquanten alle diese Eigenschaften hat. Wahrscheinlicher ist es jedoch, daß Licht sich weder aus Lichtquanten noch aus Wellen zusammensetzt.
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