按照粒子說，光是由一份一份不連續(xù)的光子組成，當某一光子照射到對光靈敏的物質(zhì)(如硒)上時，它的能量可以被該物質(zhì)中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量后，動能立刻增加;如果動能增大到足以克服原子核對它的引力，就能在十億分之一秒時間內(nèi)飛逸出金屬表面，成為光電子，形成光電流。單位時間內(nèi)，入射光子的數(shù)量愈大，飛逸出的光電子就愈多，光電流也就愈強，這種由光能變成電能自動放電的現(xiàn)象，就叫光電效應(yīng)。

赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一個成功地解釋了光電效應(yīng)（金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子）。光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子，即極限波長，對應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關(guān)，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，電子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的，不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。

光電效應(yīng)說明了光具有粒子性。相對應(yīng)的，光具有波動性最典型的例子就是光的干涉和衍射。 

光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)是被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，使物質(zhì)的電導率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。外光電效應(yīng)是被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面，形成真空中的電子的現(xiàn)象。

其中內(nèi)光電效應(yīng)又主要有以下兩種：

1 光電導效應(yīng)

在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過度到自由狀態(tài)，而引起材料電導率的變化。當光照射到光電導體上時，若這個光電導體為本征半導體材料，且光輻射能量又足夠強，光電材料價帶上的電子將被激發(fā)到導帶上去，使光導體的電導率變大。基于這種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。

2 光生伏特效應(yīng)

“光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。有了電壓，就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流的回路。光伏發(fā)電，其基本原理就是“光伏效應(yīng)”。太陽能專家的任務(wù)就是要完成制造電壓的工作。因為要制造電壓，所以完成光電轉(zhuǎn)化的太陽能電池是陽光發(fā)電的關(guān)鍵。簡單來說就是在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。基于該效應(yīng)的器件有光電池和光敏二極管、三極管。 

只要光的頻率超過某一極限頻率，受光照射的金屬表面立即就會逸出光電子，發(fā)生光電效應(yīng)。入射光的強度（即單位時間內(nèi)通過單位垂直面積的光能）決定于單位時間里通過單位垂直面積的光子數(shù)，單位時間里通過金屬表面的光子數(shù)也就增多，光電流也隨之增大。

根據(jù)光電效應(yīng)原理與特性，現(xiàn)已研發(fā)出各種各樣的光電器件及光電傳感器，應(yīng)用于各行各業(yè)中。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD/CMOS圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。