Kun sähkömagneettiset aallot, joilla on suhteellisen lyhyet aallonpituudet, kuten ultraviolettivalo tai näkyvä valo, iskevät aineeseen, sen atomit voivat säteillä elektroneja. Tätä prosessia kutsutaan valosähköiseksi efektiksi tai harvemmin Hertz -ilmiöksi, ja se tapahtuu, koska sähkömagneettisilla aalloilla on energiaa, joka kykenee irrottamaan atomin elektronit. Valosähköisen vaikutuksen havaitseminen auttoi selventämään joitain kysymyksiä valon luonteesta ja atomien luonteesta. Valo, se havaittiin, voi toimia sekä aallona että hiukkasena; valo kulkee aallon liikkeessä, mutta voi fyysisesti vaikuttaa pintoihin ja jopa aiheuttaa mekaanisia muutoksia irrottamalla elektronit atomista.
Valosähköinen vaikutus havaitaan yleensä, kun valoa loistetaan metallipinnoille. Metallipinnalla loistavaa valonsädettä kutsutaan valokatodiksi, ja elektronit, jotka se poistaa atomista, kutsutaan fotoelektroneiksi. Loistava valo johtavalle metallipinnalle voi itse asiassa aiheuttaa sähkövirran, jota kutsutaan valovirraksi, muodostumista. Valolle herkkiä materiaaleja, kuten metalleja, jotka voivat siirtää sähkövirtaa valon vuoksi, kutsutaan valoherkiksi aineiksi.
Valosähköisen vaikutuksen seurauksena ulosheitettyjen elektronien määrä liittyy läheisesti metallipinnalla loistavan valon taajuuteen ja voimakkuuteen. Matalataajuisella valolla, jolla on pitkä aallonpituus, on taipumus irrottaa muutamia, jos ollenkaan, elektroneja metallipinnalta. Tämä pätee, jos valo on voimakas tai matala. Korkealla taajuudella valolla on kuitenkin taipumus siirtää paljon enemmän elektroneja, varsinkin jos valo on erityisen voimakasta. Tämä tarkoittaa pohjimmiltaan sitä, että mikä tahansa voimakkuus, punainen valo vapauttaa hyvin vähän elektroneja, mutta sininen valo poistaa monia.
Valosähköisen vaikutuksen havaitseminen esitti vahvaa näyttöä valon kvanttisesta luonteesta, jolla ei aiemmin ollut paljon tukea. Se tuki myös valon aalto-hiukkasten kaksinaisuusteoriaa aikaan, jolloin useimmat tutkijat uskoivat, että valo käyttäytyi joko hiukkasena tai aallona, ei molempina.
Valoa esiintyy erillisissä hiukkasissa, joita kutsutaan fotoneiksi, joita tieteellisesti kuvataan valokvantteina. Yksi fotoni on yksi kvantti valoa; se on pienin valon yksikkö, joka voi olla vuorovaikutuksessa minkä tahansa muun kanssa. Valon isku ja elektronien siirtyminen, kun valo loistaa metallipinnalle; tämä on valosähköinen vaikutus.