Porque la energía (cinética) del electrón emitido es proporcional a la frecuencia de la luz, no a la intensidad (una medida de la amplitud).
Imagina una pelota de playa sentada en la orilla del océano. Compara dos escenarios: 1) Olas muy grandes, que no vienen muy a menudo, golpean la pelota de playa (alta intensidad, baja frecuencia). 2) Olas pequeñas, una tras otra en rápida sucesión, golpean el balón de playa (baja intensidad, alta frecuencia). ¿En qué caso la pelota de playa saldrá volando más rápido en el aire (expulsada con mayor energía cinética)?
Uno podría esperar intuitivamente que una ola muy grande enviara la pelota de playa volando más rápido que... ¿qué? ¿Una ola pequeña? ¿Importa el hecho de que muchas más olas pequeñas sigan a la primera ola pequeña, ya que la primera ola enviará la pelota de playa volando (a baja velocidad)?
Pues bien, resulta que experimentalmente la energía cinética del electrón expulsado (velocidad de la pelota de playa) depende de la frecuencia de las ondas, no de la intensidad. Es decir, un montón de olas pequeñas harán volar una pelota de playa más rápido que unas pocas olas grandes. Pero sólo la ola inicial puede golpear realmente la pelota de playa, porque después es enviada volando. Por lo tanto, es pas "lógico" que una pequeña ola inicial dé más velocidad a la pelota de playa que una gran ola inicial... A no ser que nos replanteemos qué son las "olas".
A diferencia de nuestra analogía de la playa, donde el agua seguramente viaja en ondas, no estamos tan seguros de que la luz deba ser estrictamente una onda (porque no podemos observar su estructura con nuestros ojos). Einstein ganó su premio Nobel demostrando que si se piensa en la luz como una partícula, cuya energía es proporcional a la frecuencia asociada (E=hf), entonces el efecto fotoeléctrico se explica plenamente (el premio Nobel de Einstein ayudó a sentar las bases de la mecánica cuántica, y no tuvo nada que ver con las teorías de la relatividad general y especial por las que se hizo tan famoso).
Se trata de la cuantización de la luz, y como es bastante no clásica, sería difícil interpretarla en términos de nuestra metáfora de la playa. Supongo que se podría decir que, basándonos en los datos experimentales, concluimos que el "océano" (tal y como se comporta en este montaje experimental) no deben estar compuestas por ondas, sino que llegan todas en un solo paquete. Es decir, las ondas bajas de sucesión rápida son en realidad un solo paquete cuya energía es bastante grande porque es proporcional a la frecuencia rápida; por lo tanto, hace volar la pelota de playa con gran velocidad. El caso ingenuamente esperado, las olas de gran altura que no llegan muy a menudo, se reinterpretan como un paquete de baja energía (debido a la baja frecuencia), y por tanto no envían la pelota volando con mucha velocidad.
Así que la idea de que la luz se cuantifica como fotones explicó los datos inesperados del montaje experimental del efecto fotoeléctrico. ¿Significa esto que la luz está compuesta estrictamente por partículas? No. Significa que la luz se comporta como partículas en este experimento específico. Otros experimentos específicos muestran que la luz se comporta como una onda en esos casos. Al final, debemos concluir que la luz es su propia bestia, que a veces puede ser descrita como una partícula, y a veces puede ser descrita como una onda. A esta idea la llamamos dualidad onda-partícula. Al final, la luz no es necesariamente ninguna de las dos cosas, la imagen de la onda y la imagen de la partícula son simplemente modelos que nos ayudan a racionalizar cómo se comporta la luz en diferentes situaciones.
