De energie van één foton hangt alleen af van de frequentie van de straling: E = h·f = h·c / λ, met de constante van Planck h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s, c de lichtsnelheid en λ de golflengte. Blauw licht heeft dus energierijkere fotonen dan rood licht, en röntgen- en gammafotonen zijn nog veel energierijker. Omdat de energie per foton zo klein is, reken je vaak in elektronvolt: 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J.
Albert Einstein verklaarde in 1905 het foto-elektrisch effect door aan te nemen dat licht uit zulke energiepakketjes bestaat; daarvoor kreeg hij in 1921 de Nobelprijs. De naam ‘foton’ (van het Griekse phōs, licht) werd in 1926 bedacht door Gilbert Lewis. Een foton heeft geen massa maar wel impuls, p = h / λ, en gedraagt zich afhankelijk van het experiment als golf of als deeltje.
Rekenvoorbeeld: een foton van groen licht (λ = 530 nm) heeft E = 6,626 × 10⁻³⁴ × 3,00 × 10⁸ / 530 × 10⁻⁹ ≈ 3,75 × 10⁻¹⁹ J ≈ 2,34 eV. In het atoommodel van Bohr zendt een waterstofatoom een foton uit als het elektron terugvalt van schil n = 3 naar n = 2: het energieverschil van 1,89 eV geeft de rode spectraallijn van 656 nm.
In welke discipline?
Natuurkunde (kwantumfysica, optica, elektromagnetisme); ook in scheikunde (spectroscopie) en biologie (fotosynthese).