1887年迎来了成功。海因里希·赫兹首先在实验中产生并且观测到了麦克斯韦尔预言的电磁辐射。赫兹在实验中，在两块黄铜电极之间用导电线圈产生很高的电极差，击穿空气放电产生火花，在50英尺（约15.24米）之外的由黄铜球与铜导线构成的接收器处也产生了火花。
接收器产生的二次火花非常微弱，因此，赫兹决定尝试在黑箱中放置接收器来更好的观测。出乎意料的是，他发现在封闭空间中接收器产生的火花反而变弱了，并且仅限于特定材料制造的黑箱中会有这种现象。经过数月的实验，赫兹实验中得出结论为，用超紫外线（频率非常高，超出可见光光波波段）能够放大接收器处产生的火花。
然而，在赫兹的探索结束的时候，他始终未能解释为什么会有这样的现象产生，他写道“局限于目前的认知，我仅仅能用我得到的实验结果与大家交流，但是并没有成功尝试用任何理论来解释我的实验中所观察到的现象”。
此后，几个发现打开了物理学家们探索答案的道路。首先是约瑟夫·汤姆孙对于阴极射线中带负电的微粒为电子的鉴定，其后是菲利普·莱纳德发现，他发现提高入射光的光子数目对于溢出阴极电子流的强度没有影响。用双倍的光子数光线照射会得到双倍的溢出电子，但是对于光子数目对于溢出电子所携带能量没有影响。
莱纳德的发现与我们对光是一种波的认知有矛盾。作为一种波，更加明亮的光波被期待能够更强烈地振动电子，因此能够得到更多而且更快速的溢出电子。然而，莱纳德的发现中，存在着入射光的最低阈值，低于这个数值的入射光不会激发溢出光电子流。
最低阈值的存在与光作为一种波的理论也有矛盾之处。随着我们对于光电效应现象细节的理解加深，对于这种观测现象与理论之间矛盾的阐释理论仍然乏善可陈。
光的波粒二象性在1905年，爱因斯坦之处，所有的现象都可以通过光的波粒二象性来解释，亦即把光看成为一束粒子流（或光子流）而非光波。这些光子所携带的能量可以被记为一个常数与频率的乘积。换句话说，每个光子的能量与其频率成比例。
在金属板照射实验中，每个光子被想象成一个粒子，可以轰击一个电子并且使电子从金属的束缚中逃逸。有一些能量在这个过程中损失，因此溢出的电子携带净能量永远小于入射光子携带的能量。因此，产生的光电子流的能量会与入射光的频率有关，但是与入射光的密度无关。但是，入射光的密度（轰击金属板的光子个数）仅仅影响产生的光电子流的个数。
爱因斯坦的理论同时也揭示了莱纳德的最低能量阈值现象：如果入射光的能量小（入射光的频率较低），小于产生逃逸光电子的最低数值，那么电子将会不溢出。
