Ейнштейн у 1905 році дав пояснення фотоефекту, розвинувши ідею Планка про переривчасте випускання світла:
E = hv
Виходячи з заяви Ейнштейна, з явища фотоефекту випливає, що світло має переривчасту структуру: випромінена порція світлової енергії E = hv зберігає свою індивідуальність і далі. Повністю присвятити свій час може лише вся порція повністю. Ця порція має назву фотона.
Якщо фотон передає електрону енергію hv, яка є більшою або дорівнює величині роботи А з видалення електрона з поверхні металу, отже, електрон залишає поверхню цього металу.
Різниця між hv і А призводить до утворення кінетичної енергії електрона. Наслідок із закону збереження енергії:
Ця формула є рівнянням Ейнштейна, що описує кожен із законів фотоефекту. Наслідком рівняння Ейнштейна є те, що кінетична енергія електрона лінійно залежить від частоти v і ніяк не залежить від інтенсивності випромінювання.
Оскільки загальне число електронів n, які залишають поверхню металу, пропорційно кількості падаючих фотонів, значить, величина n виявляється пропорційною інтенсивності падаючого випромінювання.
Червону межу фотоефекту можна отримати з , якщо швидкість електрона, який покидає метал, прирівняти до нуля:
тобто червона межа фотоефекту залежить лише від роботи виходу А. З урахуванням того, що , отримуємо значення граничної довжини хвилі:
При довжинах хвиль, великих λmin, тобто розташованих ближче до червоних хвиль, фотоефект не спостерігається. Саме тому і з’явилася назва граничної довжини хвилі λmin — червона межа фотоефекту.