Beim Fotoeffekt wird Licht auf Materie eingestrahlt, z.B. eine Metallkathode. Es werden Elektronen aus der Kathode ausgelöst, so genannte Fotoelektronen. Bei der Einstrahlung von monochromatischem Licht mit der Frequenz f bzw. der Wellenlänge λ = c/f (mit der Lichtgeschwindigkeit c) wird die kinetische Energie der "schnellsten" von ihnen gemessen. Die Abhängigkeit dieser kinetischen Energie von der Frequenz lässt sich so deuten, dass Photonen auf die Kathode einfallen mit einer bestimmten Energie E_ph, der Photonenenergie, wobei

h ist dabei das so genannte Planck'sche Wirkungsquant (h = 6,6261 · 10^-34 J·s = 4,1357·10^-15 eV·s )

Die gleiche Beziehung wird auch für beliebige Quantenteilchen angesetzt, doch hat die Frequenz f dabei häufig keine messbare Bedeutung.

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Beim Fotoeffekt gilt dann weiter noch der Energieerhaltungssatz: E_ph = W₀ + E_kin . Danach wird also die Photonenenergie E_ph dazu benutzt, ein Elektron abzulösen (Austrittsarbeit W_o ) und auf die Energie E_kin zu beschleunigen.