Valon luonnetta kuvaava teoria on tarkentunut useaan otteeseen tieteen historiassa. Muun muassa Isaac Newtonin näkemys oli, että valo koostuu hiukkasista. 1800-luvulla sähkömagnetismin teoria antoi valolle tarkan selityksen sähkömagneettisena aaltoliikkeenä, mistä muodostui joksikin aikaa hallitseva näkemys hiukkasmallin sijaan. Säteilyn kvantittumisen teoria ja käsitys fotoneista muodostui 1900-luvun alkuvuosina. Monissa mittauksissa fotonit ovat osoittautuneet todellisiksi ja niiden avulla selitetään nykyfysiikassa kattavasti sähkömagneettinen vuorovaikutus.

Fotoneista huolimatta ei ole palattu Newtonin käsitykseen valosta yksipuolisesti hiukkasina, sillä sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonteen mukaiset ilmiöt, kuten interferenssi ja polarisaatio, ovat edelleen todellisuutta. Fotoneja kuvaavasta kvanttiteoriasta onkin tullut klassista sähkömagnetismia laajentava teoria. Monet valon makroskooppisen tason ilmiöt ovat ymmärrettävissä valon aaltomallin kautta, mutta mikroskooppisen tason selityksessä fotonien olemassaolo on välttämätön. Sähkömagneettinen säteily on luonteeltaan dualistista. Sillä on sekä aaltomaisia että hiukkasmaisia ominaisuuksia.

Kaksoisrakokoe on osoitus valon aaltoluonteesta. Resonanssi 7 -oppikirjassa tutkittiin valon kulkua kaksoisraon tai hilan läpi. Näissä kokeissa valo tuottaa varjostimelle interferenssikuvion, joissa havaitaan yksittäisiä kirkkaita pisteitä, intensiteettimaksimeja.

Moderneilla mittalaitteilla toteutettuna kaksoisrakokoe paljastaa valon dualistisen luonteen. Kun hilaan kohdistetaan hyvin heikkoa valoa, havaitaan valon absorboituvan mittalaitteeseen yksittäisinä fotoneina, hiukkasmaisesti. Vasta kun yksittäisiä fotoneja on kertynyt paljon, havaitaan niiden muodostama aalloille ominainen interferenssikuvio.

Havainto tulkitaan siten, että jokainen fotoni käyttäytyy aallon tavoin raosta kulkiessaan. Fotoni kulkee molemmista raoista, interferoi itsensä kanssa ja paikantuu tiettyyn pisteeseen.

Vaikka fotonista voidaan puhua "hiukkasena, joista valo koostuu", se ei ole samanlainen hiukkanen kuin muut. Fotoniin ei voi tarttua, sitä ei voi siirtää, hidastaa tai kiihdyttää. Fotoni liikkuu aina valon nopeudella, ja sen tavat vuorovaikuttaa aineen kanssa ovat vain syntyminen (emissio) ja tuhoutuminen (absorptio). Näissä tapahtumissa fotoni joko saa tai luovuttaa energiansa ja liikemääränsä kokonaan sille hiukkaselle, joka sen emittoi tai absorboi.

Suuri määrä fotoneja käyttäytyy etenevän aaltorintaman tavoin, mutta yksittäisellä fotonillakin on aaltoluonne. Tarkan paikan sijaan fotonin sijaintia kuvaa aalto, joka ilmaisee fotonin sijainnin todennäköisyyksiä tietyllä hetkellä. Klassisen hiukkasen sijaan fotoneita ilmentää paremmin aaltopaketti, jossa yhdistyvät hiukkasmaiset ja aaltomaiset ominaisuudet.