Elektromanyetik radyasyon kuantum doğası sergiler, yani kuantum teorisinin tanımladığı gibi hem dalga hem de parçacık olarak davranır. Kuantum mekaniğine göre elektromanyetik radyasyon, foton adı verilen ayrık enerji paketlerinden oluşur. Bu fotonlar hem dalga hem de parçacık özelliklerine sahiptir ve frekanslarıyla orantılı enerji taşırlar. Elektromanyetik radyasyonun bu ikili doğası, fotoelektrik etki ve ışığın atomlar ve moleküller tarafından yayılması ve emilmesi gibi olguların anlaşılmasında temeldir. Kuantum teorisi, elektromanyetik dalgaların atomik ve atom altı seviyelerde madde ile nasıl etkileşime girebileceğini ve çeşitli fiziksel ve kimyasal süreçleri nasıl etkileyebileceğini açıklayan bir çerçeve sağlar.
Elektromanyetik radyasyonun kuantumu, bir fotonun sahip olduğu bölünemez en küçük enerji birimini ifade eder. Fotonlar, her fotonun radyasyonun frekansına bağlı bir enerji taşıdığı nicelenmiş elektromanyetik enerji paketleridir. Bir fotonun enerjisi (E) ile frekansı (ν) arasındaki ilişki E=h⋅νE = h cdot nuE=h⋅ν denklemiyle verilir; burada hhh, Planck sabitidir. Bu ilişki, daha yüksek frekansların daha büyük enerjiye sahip fotonlara karşılık geldiği foton enerji seviyelerinin ayrık doğasının altını çizer. Foton enerjisinin kuantizasyonu, kuantum teorisinin temel taşıdır ve elektromanyetik radyasyonun madde ile nasıl etkileşime girdiğinin kesin bir tanımını sağlar.
Elektromanyetik dalgaların kuantum teorisi radyasyonun dalga benzeri ve parçacık benzeri özelliklerini uzlaştırır. Elektromanyetik radyasyonun frekans, dalga boyu ve genlik ile karakterize edilen uzayda dalgalar halinde yayıldığını öne sürüyor. Bununla birlikte, mikroskobik düzeyde gözlemlendiğinde, elektromanyetik radyasyon madde ile ayrı birimler veya kuantumlar (fotonlar) halinde etkileşime girer. Bu teori, klasik dalga teorisinin tek başına açıklayamadığı atomların ayrı emisyon ve soğurma spektrumları, fotoelektrik etki ve elektromanyetik radyasyonun kuantize edilmiş enerji seviyelerindeki davranışı gibi fenomenleri açıklayarak fizikte devrim yarattı.
Elektromanyetik radyasyonun parçacıklı doğası, onun foton adı verilen ayrık enerji parçacıkları olarak ortaya çıkmasını ifade eder. Bu fotonlar, momentum taşıma ve kuantize edilmiş enerji seviyelerinde madde ile etkileşime girme gibi parçacıkların özelliklerini sergiler. Geleneksel olarak yalnızca uzayda yayılan sürekli dalgalar olarak tanımlanan klasik elektromanyetik dalgaların aksine, kuantum mekaniği, elektromanyetik radyasyonun mikroskobik ölçekte madde ile nasıl etkileşime girdiğini açıklamak için foton kavramını ortaya attı. Bu parçacıklı doğa, fotonların malzeme yüzeyinden fotonun frekansına bağlı enerjilerle elektronları fırlattığı fotoelektrik etki gibi deneylerde açıkça görülmektedir.
Foton terimiyle eşanlamlı olan radyasyon kuantumu, elektromanyetik enerjinin mümkün olan en küçük birimini ifade eder. Fotonlar, elektromanyetik radyasyon oluşturan ve hem dalga benzeri hem de parçacık benzeri özellikler sergileyen kuantize edilmiş enerji paketleridir. Frekansları (veya dalga boyları) ile karakterize edilirler ve temsil ettikleri radyasyonun frekansıyla orantılı enerji taşırlar. Radyasyonun, her biri Planck sabiti ve radyasyonun frekansı tarafından belirlenen belirli bir enerji seviyesine sahip fotonlara kuantizasyonu, kuantum fiziğinde temel bir kavramdır ve elektromanyetik dalgaların atomik ve atom altı ölçeklerdeki davranışını ve etkileşimlerini anlamak için gereklidir.