φωτός) 'luz', y -ón) es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético.

Sin embargo, en física teórica, un fotón puede considerarse como un mediador para cualquier tipo de interacción electromagnética.

Otros físicos trataron de explicar las observaciones anómalas mediante modelos "semiclásicos", en los que la luz era descrita todavía mediante las ecuaciones de Maxwell, aunque los objetos materiales que emitían y absorbían luz estaban cuantizados.

El fotón fue llamado originalmente por Albert Einstein[2]​ «cuanto de luz» (en alemán: Lichtquant).

Los fotones son emitidos por muchos procesos naturales, como cuando las partículas cargadas se ralentizan durante una transición molecular, atómica o nuclear a un nivel de energía más bajo, o cuando se aniquila una partícula con su antipartícula.

En la mayoría de las teorías hasta el siglo XVIII, la luz se consideraba formada por partículas.

Por ejemplo, algunas reacciones químicas eran provocadas únicamente por luz con una frecuencia mayor que un valor determinado; si la frecuencia no alcanzaba dicho valor, la reacción no se producía, independientemente de la intensidad que tuviera la luz.

Por esta explicación del efecto fotoeléctrico, Einstein recibió el Premio Nobel de física en 1921.

La pregunta fundamental entonces pasó a ser: ¿cómo unificar la teoría ondulatoria de Maxwell con la naturaleza corpuscular observada experimentalmente?

Estas reticencias eran comprensibles dado el éxito y verosimilitud del modelo ondulatorio de Maxwell.

[22]​ En cualquier caso, el modelo BKS inspiró a Werner Heisenberg en su desarrollo[25]​ de la mecánica cuántica.

El fotón muestra sus propiedades ondulatorias en fenómenos como la difracción y las interferencias.

[30]​ Sin embargo, los experimentos confirman que el fotón no es un corto pulso de radiación electromagnética; no se dispersa al propagarse, ni se divide al encontrarse con un divisor de haz.

Sin embargo el fotón no es una partícula puntual cuya trayectoria sea determinada probabilísticamente por el campo electromagnético, según la concepción por Einstein y otros; esa hipótesis fue también refutada por los experimentos de correlación de fotones ya mencionados anteriormente.

Una ilustración elegante es el experimento mental de Heisenberg para localizar un electrón con un microscopio ideal.

El principio de incertidumbre correspondiente para los fotones prohíbe la determinación simultánea del número

[32]​[33]​ Por un lado, son matemáticamente diferentes; lo más obvio es que la ecuación de Schrödinger se resuelve para un campo complejo, mientras que las cuatro ecuaciones de Maxwell se resuelven para campos reales.

En los mismos artículos, Einstein amplió el formalismo de Bose a partículas no materiales (bosones), y predijo que a temperaturas lo suficientemente bajas se condensarían en su estado cuántico fundamental; este condensado de Bose-Einstein se observó experimentalmente en 1995.

Todas las partículas se dividen en fermiones y bosones, en función de si su espín es semi-entero o entero respectivamente.

Por lo tanto, el fotón debe ser un bosón y obedecer la estadística de Bose-Einstein.

deberían poder deducirse de la mecánica y la electrodinámica modificadas para acomodar la hipótesis cuántica.

[3]​ En 1925 Born, Heisenberg y Jordan reinterpretaron el concepto de Debye en una forma clave.

Este concepto se aplica en un factor clave predicho por la QED, la teoría de la electrodinámica cuántica iniciada por Dirac (descrita anteriormente).

A su vez, la gravedad afecta los fotones; normalmente sus trayectorias rectas pueden ser dobladas por un espacio-tiempo deformado, como ocurre en las lentes gravitacionales, y sus frecuencias disminuyen al pasar a un potencial gravitatorio más alto, como en el experimento de Pound y Rebka.

Por ejemplo, los fotones en su viaje desde el centro del Sol sufren tantas colisiones, que la energía radiante tarda aproximadamente un millón de años en llegar a la superficie;[56]​ sin embargo, una vez en el espacio abierto, un fotón tarda únicamente 8,3 minutos en llegar a la Tierra.

Los fotones pueden también ser absorbidos por núcleos, átomos o moléculas, provocando transiciones entre sus niveles de energía.

Como se muestra aquí, la absorción provoca una isomerización cis-trans que, en combinación con otras transiciones, da lugar a impulsos nerviosos.

Se han elegido ejemplos que ilustran las aplicaciones de los fotones per se, y no otros dispositivos ópticos como lentes, etc. cuyo funcionamiento puede explicarse bajo una teoría clásica de la luz.

Los circuitos integrados CCD utilizan un efecto similar en semiconductores; un fotón incidente genera una carga detectable en un condensador microscópico.

Finalmente, los fotones son esenciales en algunos aspectos de la comunicación óptica, especialmente en criptografía cuántica.