Efectul fotoelectric este explicat prin interacțiunea dintre un foton incident și un electron legat într-un atom sau într-un cristal. Prin absorbția fotonului, electronul primește suficientă energie pentru a se elibera de atom și a deveni un electron liber. Energia cinetică a electronului eliberat este determinată de energia fotonului incident și de energia de legătură a electronului în atom.