Cette entité est introduite pour décrire l'expérience de l'effet photo-électrique alors que le caractère ondulatoire du rayonnement demeure incontournable pour interpréter les expériences d'interférences et de diffraction. Il y a nécessairement des relations entre l'onde, qui caractérise le rayonnement et décrit certains types d'expériences et le photon, une tout autre grandeur qui explique notamment l'effet photoélectrique.

Lorsqu'on considère l'onde électromagnétique représentée par sa fonction d'onde :

Le Photon se déplace à la vitesse de groupe de l'onde lumineuse et l'énergie portée par le photon , étant respectivement liés à la constante de Planck et à la phase de l'onde.

De même, le vecteur d'onde est défini par :

D'après les relations issues de la dynamique relativiste, la masse du photon étant nulle et son énergie , l'impulsion du photon et c sa vitesse dans le vide.

On en déduit donc la relation entre impulsion et vecteur d'onde par :

Ces relations qui définissent les caractéristiques du photon ont été exploitées pour décrire l'effet Compton qui a démontré la nature corpusculaire du photon. Ceci introduit donc le concept particulaire du rayonnement (constitué de corpuscules que sont les photons).