光電效應是指當光照射到金屬表面時，金屬中的電子會脫離金屬表面進入空氣中成為自由電子。某一特定金屬在光照下產生光電效應有一個特定的最低光波頻率，只有光波頻率高於此值時才會產生光電效應，而與光的強度無關。光的強度只能在光的頻率達到最低值以上時影響單位時間內電子脫離金屬表面的數量。不同的金屬產生光電效應時的最低光波頻率也不同。也就是說：對於某種特定的金屬來說，光是否能夠從它的表面打擊出電子來，這隻和光的頻率有關。頻率高的光線(比如紫外線)便能夠打出能量較高的電子，而頻率低的光(比如紅光、黃光)則一個電子也打不出來。能否打擊出電子，這和光的強度無關。再弱的紫外線也能夠打擊出金屬表面的電子，而再強的紅光也無法做到這一點。增加光線的強度，能夠做到的只是增加打擊出電子的數量。比如強烈的紫光相對微弱的紫光來說，可以從金屬表面打擊出更多的電子來。
康普頓效應是指X射線被自由電子散射的時候，散射出來的X射線分成兩個部分，一部分和原來的入射射線波長相同，而另一部分卻比原來的射線波長要長，具體的大小和散射角存在著函數關係。
愛因斯坦用光為粒子來解釋光電效應取得成功，康普頓也用光為粒子來解釋康普頓效應取得成功。從此，光為粒子的屬性被廣泛接受，進而促使後來形成了光存在波粒二相性的共識，甚至認為宇宙間所有物質均存在波粒二相性的量子學說的誕生。
一、光電效應的波動學解釋
眾所周知，任何金屬都是由特定的原子構成的，而原子是由相對運動較小的原子核和圍繞其高速運動的電子構成的。一般情況下，不同的金屬原子的原子核中的質子數量和圍繞原子核高速運動的電子數量是相等的。但不同的電子圍繞原子核運動的軌跡是不同的，一般分不同的電子層，最外層的電子往往比較活躍，可能與其附近的原子核的外層電子發生位置交換，當外層電子有規律地交換位置時將形成所謂的電流。
當某種特定波長的光照射到某一特定金屬表面時，就會在金屬表面形成一定強度的交變電場和磁場。金屬中的外層電子雖然比較活躍，但在一般情況下仍以高速繞原子核運動，當以光的照射方向為基軸時，可把金屬中高速繞原子核運動的外層電子視為一特定頻率的、類似於電動機轉子一樣的轉子，我們暫且稱其為電子轉子吧。從電動機原理我們知道，只有當外加的電磁場頻率與轉動中的轉子頻率相近、相位合適時，才能使轉子加速，否則可能使轉子減速，甚至對轉子的影響只是一會加速、一會減速，對轉子的運轉總體影響不大。因此，只有照射到金屬表面的光波頻率與電子轉子圍繞原子核轉動的頻率相近且相位合適時，才能使電子轉子加速，也就是使電子的能量提高，當加速到一定程度時，電子就會從金屬表面射出，從而產生光電效應。也就是說，照射到金屬表面的光就像環形粒子加速器（非直線加速器）中的交變電磁場一樣，對部分頻率和相位合適的粒子進行加速，直到粒子的速度達到一定數值後將脫離環形加速器。但對部分頻率和相位不合適的粒子就不會有加速效果，甚至會起到反作用。
當我們把圍繞原子核高速運動的外層電子當作高速轉動的電子轉子來考慮，當光照射到金屬表面時，則一方面光場即交變的電磁場的相位與電子轉子的相位間存在多種可能性，也就是光照形成的交變電磁場相位與電子轉子的相位相同時，會使電子轉子加速，而兩者相位相反，會使電子轉子減速。介與相同與相反相位間的其他電子轉子可能有的加速，有的減速。也就是會，只有相位與光照形成的交變電磁場相同或基本相同的電子轉子才有可能被加速到可脫離金屬表面所需的逃溢速度；另一方面光場形成的交變電磁場的頻率必須與電子轉子的頻率基本相同或成某種倍數關係，這樣才能使電子轉子持續加速，也就是說，僅半個周期可能不足以把電子加速到逃溢速度，必須經過多個周期（但所需周期數不會很大，否則加速系統將隨著電子轉子轉速的提高而破壞）的持續加速才能達到逃溢速度。因此，只有達到一定頻率的光才能使金屬表面產生光電效應。由於金屬的外層電子一般存在很多級不同的能態，也就是電子轉子的轉速有很多種。因此電子的逃溢速度也有很多種。當照射到金屬表面的光達到最低逃溢速度所需的頻率時，就會產生光電效應。當照射的光頻率繼續升高時，轉速更高的電子轉子將被加速到逃溢速度。當照射的光波頻率高於最低逃溢速度所需的頻率並增加照射的光波強度，也就是提高交變電磁場的強度時，將會縮短電子轉子的加速過程，也就會有更多的電子逃溢出來。
通過以上的分析，我們可以清晰地得出結論：由於金屬中的電子處於圍繞原子核作高速圓周運動的約束態，就像一個高速轉動的電動機轉子一樣。此時要改變電子的運動狀態，必須對其進行加速或減速。就像粒子加速器一樣，對帶電的粒子進行加速時，必須使其周圍形成合適的電場或磁場，且隨著加速過程粒子運動速度和空間位置的變化，粒子周圍的電磁場必須保持合適的狀態才能繼續加速粒子。對於圍繞原子核高速轉動的電子，要對其加速也應在其周圍形成合適的電磁場，只有與其圍繞原子核運動的頻率相近或成某種倍數關係的交變電磁場才能使其在數個或數十個周期內保持加速狀態。因此，光電效應是由於照射到金屬表面的光波頻率達到電子圍繞原子核作圓周運動的頻率或高於此頻率時，電子在光波所形成的電磁場加速後才逃離金屬表面的。相反，如果把照射到金屬表面的光視為粒子，則照射到金屬表面的光粒子就像一束射流一樣衝向金屬表面，被擊中的電子應該向金屬內部運動，而不應向脫離金屬表面朝光射流相反的方面運動。
綜上所述，光電效應的機理是由與電子圍繞原子核作圓周運動的頻率相近或成某種倍數關係的光波（電磁波）照射到金屬表面時，金屬中的高速圍繞原子核運動的電子被加速到逃溢速度後，從而脫離金屬表面。
二、康普頓效應的波動學解釋
康普頓效應描述的是自由電子與X射線的相互作用過程，X射線被自由電子散射的時候，散射出來的X射線分成兩個部分，一部分和原來的入射射線波長相同，而另一部分卻比原來的射線波長要長，具體到波長長了多少則與散射角存在著函數關係。其中的第一部分應該是未與自由電子發生作用的部分，也就是散射角為180度。而第二部分是與自由電子發生了作用而改變了運動方向的部分。
X射線與自由電子的相互作用過程可看作X射線（電磁波）被自由電子反射到不同的方向，就像可見光被物體反射一樣，X射線以不同的角度入射到自由電子表面，再以入射角與法線對稱的出射角反射到不同的方向。如下圖示：
在可見光被物體反射中，由於物體的質量一般很大，光波對物體的反作用基本可忽略不計，因此所反射的光波頻率和波長基本上不會發生改變。但在X射線與自由電子發生此類作用時，不能再不考慮X射線對自由電子的反作用了。不僅如此，還應考慮X射線被自由電子反射時刻的自由電子運動狀態，也就是在發生反射的瞬間自由電子相對試驗觀測裝置是靜止的，還是運動的。從能量交換角度考慮，當X射線被自由電子反射到其他方向的相互作用過程中，X射線的部分能量將傳遞給自由電子，且傳遞給自由電子的能量大小與入射與反射方向的夾角大小有關，也就是說：X射線與自由電子相互作用時，X射線的能量將減少且減少的數量與入射和反射的夾角有關（應該為三角函數關係，即夾角越大數值越小，夾角為180度時為0，此時為X射線未與自由電子發生相互作用的情況）。也可以這樣理解：當X射線波前到達自由電子時，由於其導致自由電子周圍的電磁場發生改變將使自由電子改變空間位置，雖然這種改變很微小，但X射線的後續波峰到達自由電子的距離將變長，被反射出去的時間比自由電子不移動時會延後。因此，反射出來的X射線的頻率變小、波長變長，且這種變化與入射和反射方向間的夾角成函數關係。
綜上所述，康普頓效應用電磁波一樣可以很好地解釋其形成機理，完全沒有必要，也沒有理由將電磁波視作粒子。X射線與可見光一樣，也是一種電磁波，是電場與磁場相互激勵與轉化所形成的一種物理現象，並不是一種帶質量或電荷的真實客體。如廣播電臺、電視臺和手機基站每天不停地向空中發送某些特定頻率或頻段的電磁波。這期間並未發生真實的客體運動與轉移，只是利用電磁場的有序運動把各類信息傳遞到遠方去。試想如果存在真實的客體轉移，那廣播電臺、電視臺和手機基站不就必須經常補充被轉走的物體嗎。
實際上，康普頓效應本身也承認X射線為波而非粒子。當X射線與自由電子發生散射作用時，出射射線的波長與入射的射線波長不一致的描述就充分說明X射線是波而非粒子。
三、波與粒子的區別及其物質存在波粒二相性的可能性
1、波動是指：物質的一種特殊運動形式，即物質按某一方式在特定的區域作往復運動，且把此種運動模式傳遞給臨近的同類或其他類型的物質，最終形成由眾多物質參與的、有一定波長和頻率的波動。
2、粒子是指：帶有一定質量（引力質量），甚至帶電的、有確切幾何尺度的客觀實體。
3、波與粒子的區別：粒子一般都有固定的形狀且獨佔相應的幾何空間，無論是同類粒子，還是非同類粒子均不能在同一時刻處於同一空間位置上。而波只是物質運動方式的一種，波沒有固定的幾何尺度，也不獨站幾何空間。
4、物質波粒二相性的可能性：通過以上對波與粒子的分析，本人認為：物質不可能存在波粒二相性。也就是說：物質即不可能一會是波，另一會是粒子的兩種狀態。更不可能在同一時刻即是波又是粒子。就像電磁波，特別是高頻率的電磁波在與其他物質發生相互作用時帶有某些粒子的特性一樣，粒子特別是高速運動的粒子在與其他物質發生相互作用時可能帶有波的某些特徵。但這些類似的特徵並不表明粒子本身具有波動的屬性或就是波的一種。之所以會表現出波動特性最大的可能是：由於在實驗觀測中使用的不是單一粒子，而是眾多粒子構成的粒子束，在粒子束作高速運動過程中，粒子間可能存在相互作用，這類相互作用往往具有波動特徵。由此導致實驗觀測結果顯現粒子與其他物質相互作用時存在波動特徵。如果是單一的粒子，很可能就不會有波動特徵出現。
5、檢驗電磁波是波還是粒子的設想：在目前科技條件下，完全可以採用觀測單一原子發射單一的X射線或可見光時的X射線或可見光的特性。如果發射的是粒子，則其會沿著特定的方向運動，其他方向將不能接收到信號；如果發射的是波，則其周圍空間均應觀測到相應的電磁信號。也就是說，如果的單一原子發射單一X射線或可見光時，要麼是料子，要麼是電磁波。不應該也不可能即是料子又是波。這樣就可無爭議地界定X射線或可見光，甚至電磁波的屬性了。