Światło ma podwójną naturę. W pewnych zjawiskach ujawnia ono swoje właściwości falowe, a w innych zachowuje się jak strumień cząstek, które nazywamy fotonami.
Fotony nie mają masy, lecz posiadają energię. Energia jednego fotonu nosi nazwę kwantu energii. Światło jest więc równocześnie falą i strumieniem fotonów. Między wielkościami opisującymi światło jako falę, takimi jak długość i częstotliwość fali, a wielkościami opisującymi światło jako strumień fotonów, takimi jak pęd fotonu i energia fotonu, istnieją następujące związki:
Wielkości falowe i opowiadające im wielkości korpuskularne:
Długość fali świetlnej – λ |
Pęd fotonu odpowiadający długości fali λ: |
Częstotliwość fali świetlnej – f , związana z długością fali wzorem: |
Energia fotonu odpowiadająca fali o częstotliwości f : |
| c≈3⋅108 m/s to wartość prędkości światła w próżni. h=6,63⋅10−34 J⋅s to stała Plancka. |
|
Właściwości falowe bardzo wyraźne dla długich fal elektromagnetycznych (o małej częstotliwości) ustępują miejsca coraz wyraźniejszym właściwościom korpuskularnym w miarę, gdy fale stają się coraz krótsze (mają coraz większą częstotliwość). Najwyraźniej właściwości korpuskularne występują w promieniowaniu gamma.