Elektromanyetik radyasyonun kuantum doğasını gösteren olay fotoelektrik etkidir. İlk olarak Albert Einstein tarafından açıklanan bu olay, bir malzemenin ışığa veya diğer elektromanyetik radyasyon türlerine maruz kalması durumunda elektronların yayılmasını içerir. Kuantum teorisine göre, elektromanyetik radyasyon yalnızca dalgalar halinde değil aynı zamanda foton adı verilen ayrık enerji paketleri olarak da davranır. Fotoelektrik etkide, fotonlar enerjilerini malzemedeki elektronlara aktarır ve onları gelen radyasyonun frekansına (veya dalga boyuna) bağlı olan kinetik enerjiyle fırlatır. Yayılan elektronların enerjisinin, ışığın yoğunluğundan ziyade frekansına bağlı olduğu gözlemi, elektromanyetik radyasyonun kuantizasyonu için güçlü bir kanıt sağladı.
Elektromanyetik radyasyon, enerjinin salınımlı elektrik ve manyetik alanlar şeklinde yayılmasını ifade eder. Bu fenomen, elektromanyetik spektrumun alt ucundaki radyo dalgalarından üst ucundaki gama ışınlarına kadar geniş bir dalga boyu ve frekans aralığını kapsar. Elektromanyetik dalgalar uzayda ışık hızında hareket eder ve kuantum mekaniğinin tanımladığı gibi hem dalga hem de parçacık özelliklerini sergiler. Elektromanyetik dalgalar, frekanslarına bağlı olarak maddeyle soğurma, yansıma ve iletim gibi çeşitli yollarla etkileşime girebiliyor ve bu da onları iletişim, görüntüleme ve uzaktan algılama gibi alanlarda vazgeçilmez kılıyor.
Elektromanyetik radyasyonun kuantumu fotondur. Fotonlar, elektromanyetik dalgalar oluşturan ve frekanslarıyla orantılı olarak nicelenmiş enerji taşıyan temel parçacıklardır. Kuantum teorisine göre fotonlar hem dalga benzeri hem de parçacık benzeri özellikler sergiler. Parçacıklar olarak fotonların durgun kütlesi sıfırdır, ışık hızında hareket eder ve maddeyle etkileşime girdiklerinde enerji ve momentum aktarabilirler. Bir fotonun enerjisi, frekansıyla doğru orantılıdır (E = hf), burada h, Planck sabiti ve f, elektromanyetik dalganın frekansıdır. Fotonlar, elektromanyetik radyasyonun madde ile etkileşimini anlamak için temeldir ve kuantum mekaniği ve modern fizikteki birçok olgunun temelini oluşturur.
Elektromanyetik dalgaların parçacık yapısını gösteren olay fotoelektrik etkidir. Fotoelektrik etkide, fotonlar enerjinin ayrı parçacıkları (kuanta) gibi davranarak enerjilerini bir malzemedeki elektronlara aktarırlar. Bu etkileşim, malzemeden elektrik akımı olarak algılanabilen elektronların emisyonuna neden olur. Fotoelektrik etkinin temel gözlemi, yayılan elektronların kinetik enerjisinin gelen ışığın yoğunluğuna değil frekansına bağlı olmasıdır. Yoğunluktan ziyade frekansa olan bu bağımlılık, elektromanyetik radyasyonun sürekli bir dalga yerine ayrık enerji paketlerinden (fotonlar) oluştuğuna dair ikna edici kanıtlar sağladı.
Elektromanyetik radyasyonun dalga doğasını destekleyen olgu girişimdir. Girişim, iki veya daha fazla elektromanyetik dalga etkileşime girdiğinde meydana gelir ve bunların genliklerinin güçlendirilmesi veya iptal edilmesiyle sonuçlanır. Bu olay dalgaların karakteristiğidir ve radyo dalgalarından X ışınlarına kadar her türlü elektromanyetik radyasyonla gözlemlenebilir. Young’ın ışıkla yaptığı çift yarık deneyinde gözlemlenen girişim desenleri, elektromanyetik dalgaların dalga benzeri davranışını göstermektedir. Elektromanyetik dalgaların birbirlerine müdahale etme yeteneği, yapıcı ve yıkıcı girişim modellerinin ilgili dalgaların göreceli fazına ve dalga boyuna bağlı olduğu dalga doğasını gösterir.