El fotón es la partícula fundamental de la luz visible.
De alguna manera, la luz visible se comporta como un fenómeno ondulatorio, pero en otros aspectos actúa como una corriente de partículas submicroscópicas de alta velocidad. Isaac Newton fue uno de los primeros científicos en teorizar que la luz se compone de partículas. Los físicos modernos han demostrado que la energía de cualquier campo electromagnético está formada por paquetes discretos. El término fotón (que significa "partícula de luz visible") se acuñó para estos paquetes de energía. Sin embargo, el comportamiento de partículas no se limita a la porción de luz visible del espectro de radiación electromagnética. Las ondas de radio, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma están formados por fotones, cada uno de los cuales contiene una cantidad particular de energía que depende de la longitud de onda.
Los fotones viajan a través del espacio vacío a una velocidad de aproximadamente 186,282 millas (299,792 kilómetros) por segundo. Esto es cierto independientemente de la longitud de onda electromagnética. En medios distintos al vacío, la velocidad se reduce. Por ejemplo, la luz visible viaja más lentamente a través del vidrio que a través del espacio exterior. Las ondas de radio viajan más lentamente a través del polietileno en una línea de transmisión que a través de la atmósfera. La relación entre la velocidad de los fotones en un medio particular y su velocidad en el vacío se llama factor de velocidad. Este factor siempre está entre 0 y 1 (o 0 y 100 por ciento) y depende en cierta medida de la longitud de onda.
Cuanto más corta es la longitud de onda de una perturbación electromagnética, más energía contiene cada fotón. De hecho, esta relación es tan precisa que se aplica una fórmula matemática. Si e representa la energía (la unidad de medida es el joule) contenida en cada fotón y s representa la longitud de onda electromagnética (en metros), entonces
e = hc / s
donde h es la constante de Planck (aproximadamente igual a 6.626 veces 10-34 julios-segundo) yc es la velocidad de propagación del campo electromagnético en el medio en cuestión (aproximadamente 2.998 veces 10 metros por segundo en el vacío). Se aplica una fórmula más simple a la frecuencia. Si f representa la frecuencia de un campo electromagnético (en hercios), entonces
e = hf
La energía contenida en un solo fotón no depende de la intensidad de la radiación. En cualquier longitud de onda específica, digamos, la longitud de onda de la luz emitida por un láser de helio-neón, cada fotón contiene exactamente la misma cantidad de energía, ya sea que la fuente parezca tan tenue como una vela o tan brillante como el sol. El brillo o la intensidad es una función del número de fotones que golpean una superficie determinada por unidad de tiempo.