При взаимодействии света с веществом, когда происходит его поглощение, свет ведет себя не как «бьющая о берег волна», передающая энергию всей преграде, а как поток квантов фотонов, регистрируемых «щелчками» в отдельных точках.
Дискретность энергии теплового излучения, поглощаемого или испускаемого телом, теоретически обнаружил Макс Планк в 1900 г. При поглощении фотона электроном ему передается энергия и импульс фотона и возникает фотоэффект – выбивание электрона из металла, или внутренний фотоэффект – переход электрона из валентной зоны в зону проводимости полупроводника.
Фотон имеет единичный спин – собстенный угловой момент, и является бозоном. Для бозонов характерно взаимное «притяжение» интерференционной природы. На интервалах времени, меньших времени когерентности (согласованности колебаний), фотоны регистрируются группами. Если на делитель в виде полупрозрачного зеркала M направить со стороны 1 или 2 одиночный фотон, то он регистрируется детектором 
или 
с вероятностью 1/2. В эксперименте C.K. Hong, Z.Y. Ou, L. Mandel – 1987 г., два фотона с одинаковой частотой и поляризацией падали на делитель одновременно с направлений 1 и 2. Оказалось, что каждый детектор регистрировал или два, или ни одного фотона, и никогда не появлялся одиночный фотон.
Если через интерферометр с несколькими путями распространения света между источником и регистратором пропускать по одному фотону, то на экране регистратора возникает интерференционная картина. Следовательно, фотон движется в интерферометре одновременно разными путями и обнаруживаетквантовую нелокальность.
Фотоны реально существуют. Источник, испускающий одиночные фотоны, создали П. Грэнджер, Г. Роджер и А. Аспе в 1986 г.
Электрически управляемый излучатель одиночных фотонов разработан совместно Институтом физики полупроводников СО РАН (В.А. Гайслер с сотрудниками) и Техническим университетом Берлина (D. Bimberg с сотрудниками) в 2006–2009 г. Полупроводниковая квантовая точка InAs помещена в брэгговский микрорезонатор с набором параллельных микрозеркал. Электрон и дырка, созданные в квантовой точке электрическим током, образуют на короткое время связанное состояние – экситон. Затем электрон заполняет дырку, избыток энергии излучается в виде фотона. Брегговские зеркала выводят излучение из квантовой точки без потерь, возникает спектральная линия в инфракрасном диапазоне 
.
Параметры установки:
диаметр апертуры резонатора 
;
добротность резонатора 
;
ток накачки 870 пА подает ~5 электронов за наносекунду;
переход в квантовой точке является вероятностным процессом и вызывается в среднем одним электроном из пяти;
частота следования фотонов ~1 гГц.
Энергия фотона
По формуле Планка энергия фотона
, (1.6)
, 
.
Для красного излучения ε = 2,0 эВ,
для фиолетового излучения ε = 3,3 эВ,
для рентгеновского излучения ε = 120 эВ – 1,25 МэВ.
Импульс фотона
Для ультрарелятивистской частицы модуль импульса пропорционален энергии
.
Учитываем
,
получаем
. (1.7)
Импульс фотона обратно пропорционален длине волны.
Плоскую волну (1.1)
выражаем через энергию и импульс фотона
. (1.8)
