(Fr: effet photo-électrique; Du.: photoelektrischer Effekt, lichtelektrischer Effekt; Eng.:photo-electric effect), de emissie van elektronen uit materie ten gevolge van absorptie van elektromagnetische straling. In het geval van gasatomen en -moleculen spreekt men ook wel van foto-ionisatie.
Bij vaste stoffen maakt men onderscheid tussen het uitwendige en het inwendige foto-elektrische effect. Het eerstgenoemde verschijnsel betreft de daadwerkelijke bevrijding van zgn. foto-elektronen uit de vaste stof, het tweede het aanslaan van elektronen (bijv. vanuit de valentieband naar de geleidingsband) binnen het bestraalde materiaal (zie Fotogeleiding).
Experimenteel blijkt dat er een grensfrequentie bestaat (die afhangt van de aard van het bestraalde materiaal), waarbeneden geen elektronenemissie optreedt, ongeacht de intensiteit van de straling, en waarboven de emissie evenredig is met de intensiteit. De energieverdeling van de uittredende elektronen daarentegen is niet afhankelijk van de intensiteit. Deze resultaten zijn voor Einstein aanleiding geweest om de elektromagnetische straling op te vatten als een stroom van energiepakketjes: de fotonen. Straling gekarakteriseerd door de frequentie v bestaat uit fotonen met energie E = hv. Deze fotonen zijn de kleinste eenheden waarin het elektromagnetische veld energie kan uitwisselen met de materie. De energie die minimaal nodig is om een elektron uit een metaal te verwijderen, wordt de uittreedarbeid W genoemd. Voor het optreden van fotoelektronen moet dus gelden:
hv ≧ W
waarin h de constante van Planck is. De grensfrequentie v0 = Wh ligt voor de meeste metalen in het ultraviolette gebied, voor de alkalimetalen echter in het zichtbare deel van het spectrum. In het geval dat v groter is dan v0 treden elektronen uit met een kinetische energie die maximaal gelijk is aan:
Ekin,max = hv − W
Door voor verschillende frequenties Ekin,max te meten kan h met zeer grote precisie worden bepaald. Meting van de energieverdeling levert ook de mogelijkheid om W te bepalen, welke grootheid sterk afhankelijk blijkt te zijn van de atomaire toestand van het emitterende oppervlak. Voorts zie Foto-emissie.
Door speciale oppervlaktebehandelingen kan men fotokathoden construeren met een grote emissiecoëfficiënt, terwijl ook de spectrale gevoeligheid aangepast kan worden. Dergelijke kathoden worden toegepast in fotomultiplicatorbuizen, waarin de foto-elektronen door een serie elektroden door middel van secundaire elektronenemissie een veelvoudige uitgangsstroom opleveren. Deze instrumenten zijn in staat zeer zwakke en uiterst snelle lichtsignalen te detecteren (zie Fotomultiplicatorbuis).
Het interne foto-effect wordt met name toegepast in de fotocel die in de fotografie dienst doet als belichtingsmeter.
Het foto-elektrische effect is van belang voor fotonen met energieën tot ca. 0,1 MeV (corresponderend met een frequentie v = 0,2 × 1020 Hz of een golflengte λ = 0,01 nm. Voor grotere waarden van v gaat het comptoneffect overheersen. Voor nog veel grotere energieën wordt paarvorming het belangrijkste effect.