Metalle sind ausgezeichnete Leiter, weil die Atome in einem Metall eine Matrix bilden, durch die sich ihre äußeren Elektronen frei bewegen können. Anstatt ihre jeweiligen Metallatome zu umkreisen, bilden sie ein "Meer" von Elektronen, das die positiv geladenen Atomkerne der wechselwirkenden Metallionen umgibt. Die Elektronen bewegen sich dann frei im gesamten Elektronenmeer.
Wenn in einem Kupferdraht ein äußerer Einfluss von Elektronen vorbeigeht, empfinden die in Kupfer enthaltenen Elektronen diese als abstoßend, so dass sie sich voneinander entfernen.

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In 1900 machte Max Planck eine mathematische Ad-hoc-Annahme von quantisiert Energie Schwarzkörperstrahlung zu erklären.

Er schlug den berühmten Ausdruck vor #E = hnu#.

#E# Energie sein, #nu#, die Frequenz der abgestrahlten Energie und #h# is Plancks Konstante.

Anschließend erweiterte Albert Einstein in 1905 das Schwarzkörpermodell von Planck, um seine Lösung zur Erklärung des photoelektrischen Effekts und aller anderen damit verbundenen Beobachtungen vorzuschlagen.

Er beschrieb Licht als aus diskreten Quanten zusammengesetzt, die nun als Photonen bezeichnet werden, im Gegensatz zu kontinuierlichen Wellen. Einstein erweiterte Plancks Annahme auf Licht und schlug vor, dass die Energie in jedem Lichtquant der Frequenz multipliziert mit einer Konstanten entspricht. Ein einzelnes Photon, dessen Frequenz über der Grenzfrequenz für ein bestimmtes Metall lag, hat die erforderliche Energie, um ein Elektron auszustoßen, wodurch der beobachtete photoelektrische Effekt erzeugt wird

Um andere experimentelle Ergebnisse des photoelektrischen Effekts zu erklären, theoretisierte Einstein die folgende Gleichung:

#hnu=phi+KE_max#

woher #h# is Plancks Konstante, #nu# Häufigkeit des einfallenden Lichts, #phi# Arbeitsfunktion des Metalls und #KE_max# die maximale kinetische Energie der ausgestoßenen Elektronen. Damit ein photoelektrischer Effekt auftritt, muss die Energie des Photons größer sein als die Austrittsarbeit.