La luce mostra proprietà sia delle particelle (fotoni) che delle onde, un fenomeno noto come dualità onda-particella. Nonostante siano considerati particelle, i fotoni mostrano anche comportamenti ondulatori, comprese interferenza e diffrazione. La frequenza della luce deriva dalla sua natura ondulatoria. Nel modello ondulatorio, la luce è un’onda elettromagnetica costituita da campi elettrici e magnetici oscillanti che viaggiano attraverso lo spazio. La frequenza della luce corrisponde al numero di oscillazioni al secondo di questi campi elettrici e magnetici. Questa frequenza determina il colore della luce ed è direttamente correlata alla sua energia attraverso la relazione di Planck E=hνE = h nuE=hν, dove EEE è l’energia del fotone, hhh è la costante di Planck e νnuν è la frequenza della luce .
Le particelle di luce, o fotoni, non hanno una frequenza nel senso tradizionale delle onde. I fotoni invece sono quanti di radiazione elettromagnetica con una specifica energia e lunghezza d’onda associata alla loro frequenza. La frequenza della luce è una proprietà dell’onda elettromagnetica che i fotoni formano collettivamente quando viaggiano nello spazio. Ogni fotone trasporta un’energia proporzionale alla sua frequenza e l’effetto cumulativo di molti fotoni determina l’intensità e le proprietà dell’onda luminosa osservata.
La duplice natura della luce sia come particella che come onda deriva da osservazioni sperimentali e sviluppi teorici in fisica, in particolare all’inizio del XX secolo con l’avvento della meccanica quantistica. In alcuni esperimenti, la luce mostra comportamenti caratteristici delle particelle, come l’effetto fotoelettrico, in cui i fotoni espellono elettroni dai metalli. In altri esperimenti, la luce mostra fenomeni ondulatori, come i modelli di interferenza osservati nell’esperimento della doppia fenditura di Young. La dualità onda-particella della luce e di altre entità quantistiche sfida i concetti classici di particelle e onde, suggerendo che queste entità esibiscono proprietà di entrambe a seconda della configurazione sperimentale e dell’osservazione.
La frequenza della luce rimane costante perché è una proprietà fondamentale dell’onda elettromagnetica che la luce forma. Nel vuoto, la velocità della luce ccc è costante, circa 3×1083 volte 10^83×108 metri al secondo. La frequenza νnuν e la lunghezza d’onda λlambdaλ della luce sono correlate dall’equazione c=λνc = lambda nuc=λν, indicando che al variare della lunghezza d’onda, la frequenza deve cambiare inversamente per mantenere questa relazione. In diversi mezzi, come l’aria o il vetro, la velocità della luce può variare, ma all’interno di ciascun mezzo la frequenza della luce rimane costante perché è una proprietà intrinseca della radiazione elettromagnetica emessa o assorbita da atomi o molecole. Pertanto, indipendentemente dal mezzo attraverso il quale viaggia la luce, la sua frequenza rimane una caratteristica che ne determina il colore e l’energia.