1. Emissie van elektronen: Volgens het golfmodel is licht een continue golf en bepaalt de intensiteit ervan de helderheid van het licht. Bij het foto-elektrische effect worden elektronen echter alleen door het metalen oppervlak geëmitteerd als het invallende licht een bepaalde minimumfrequentie heeft, ook wel de drempelfrequentie genoemd. Deze frequentieafhankelijkheid kan niet worden verklaard door het golfmodel.

2. Maximale kinetische energie: Het golfmodel voorspelt dat de maximale kinetische energie van uitgezonden elektronen zou moeten toenemen met de intensiteit van het licht. Experimenten tonen echter aan dat de maximale kinetische energie uitsluitend afhangt van de frequentie van het licht en onafhankelijk is van de intensiteit ervan.

3. Onmiddellijke elektronenemissie: Het golfmodel suggereert dat elektronen in de loop van de tijd geleidelijk energie uit de lichtgolven moeten absorberen totdat ze voldoende energie bereiken om te worden uitgezonden. Dit zou resulteren in een geleidelijke toename van het aantal geëmitteerde elektronen bij toenemende lichtintensiteit. Waarnemingen tonen echter aan dat elektronen vrijwel onmiddellijk worden uitgezonden bij verlichting, ongeacht de intensiteit van het licht.

4. Afwezigheid van vertraging: Volgens het golfmodel zou het enige tijd moeten duren voordat elektronen voldoende energie uit de lichtgolven absorberen en worden uitgezonden. Dit zou leiden tot een meetbare tijdsvertraging tussen de lichtinval en de emissie van elektronen. Experimenten hebben echter aangetoond dat elektronen onmiddellijk worden uitgezonden, zonder merkbare tijdsvertraging.

5. Deeltjesachtig gedrag: Het foto-elektrische effect demonstreert duidelijk het deeltjesachtige gedrag van licht, waarbij licht interageert met elektronen als discrete energiekwanta die fotonen worden genoemd. Elk foton draagt ​​een specifieke hoeveelheid energie, en wanneer zijn energie gelijk is aan of groter is dan de werkfunctie van het metaal, kan het een elektron uit het oppervlak werpen.

Deze waarnemingen en experimentele resultaten zijn in tegenspraak met de voorspellingen van het golfmodel van licht en vereisen een deeltjesachtige beschrijving van licht, die wordt verklaard door de kwantumtheorie van licht, ook wel bekend als de kwantummechanica.