Yang menjadi kejutan adalah, tidak ada ilmuwan yang heran ketika mereka mendengar hasil kajian efek fotolistrik dengan penyinaran monokromatik!
Pertama-tama, ternyata cahaya dengan panjang gelombang tertentu mengeluarkan elektron dari fotokatoda. Semakin pendek panjang gelombang cahaya datang, semakin mudah elektron meninggalkan katoda.
Dengan mengaplikasikan tegangan negatif dari berbagai besaran ke anoda fotosel, ditemukan bahwa energi elektron yang diemisi dan, oleh karena itu, kecepatan awalnya tetap konstan ketika intensitas cahaya diubah, dan hanya bergantung pada panjang gelombang.
Jika sinar-sinar cahaya yang datang semakin biru atau panjang gelombangnya semakin kecil, maka semakin besar tegangan negatif yang harus diaplikasikan pada anoda untuk menghentikan arus foto sepenuhnya.
Sebaliknya, semakin panjang gelombang cahaya datang, semakin kecil energi elektron yang dibebaskan. Terlebih lagi, ketika panjang gelombang cahaya datang mencapai nilai tertentu, efek fotolistrik berhenti, tidak peduli seberapa besar fluks cahaya datang atau tegangan anoda dinaikkan.
Panjang gelombang akhir di mana efek fotolistrik berhenti disebut batas merah dari dari efek fotolistrik. Batas merah ini berbeda untuk zat yang berbeda.
Banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menaikkan batas merah dan memindahkannya ke dalam wilayah gelombang cahaya yang panjang. Saat ini fotokatoda telah dirancang memiliki batas merah pada panjang gelombang 1,2 hingga 1,6 mikron.
Teori gelombang mengisyarakatkan bahwa energi elektron-elektron yang dikeluarkan dari katoda oleh cahaya harus meningkat dengan bertambahnya fluks cahaya.
Eksperimen mengungkapkan sebuah keteraturan yang berbeda: ketika fluks cahaya meningkat, energi elektron yang dipancarkan oleh fotokatoda tidak berubah, tetapi jumlah elektron bertambah. Energi elektron yang meninggalkan fotokatoda meningkat ketika panjang gelombang cahaya datang diperpendek.
Setelah penemuan efek fotolistrik, para ilmuwan kembali diwajibkan untuk beralih ke esensi optika fisik dan mencari jawaban atas pertanyaan mendasar: "Apa itu cahaya?"
Catatan:
Ketika cahaya jatuh pada sebuah pelat logam, elektron-elektron diemisikan dari pelat itu, akan tetapi kecepatan maksimum fotoelektron ini tidak tergantung pada intensitas cahaya (seperti yang dijelaskan oleh teori elektromagnetika klasik), tetapi hanya pada frekuensinya. Ini adalah penjelasan Einstein dengan menggunakan teori kuantum, yaitu proses emisi fotolistrik yang melibatkan konversi energi hv dari satu foton menjadi energi kinetik fotoelektron (ditambah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari pelat logam).
