Nors energijos kvantai įprastai matuojami džauliais (\(J\)), kvantiniams procesams aprašyti dažnai naudojamas patogesnis energijos matavimo vienetas – elektronvoltas (\(eV\)). Vienas elektronvoltas (\(1 \ eV\)) yra apibrėžiamas kaip energijos kiekis, lygus darbui, kuris atliekamas perkeliant vieną elektroną tarp dviejų elektrinio lauko taškų, kurių potencialų skirtumas yra lygus vienam voltui (\(1 \ V\)). Elektronvolto vertė džauliais yra apytiksliai lygi \(1,60217653 \cdot 10^{-19} \ J\).

Fotonas yra elektromagnetinio lauko kvantas, kitaip tariant, elementarioji dalelė. Skirtingai nuo daugelio kitų dalelių, fotonas neturi rimties masės (\(m_0 = 0\)), nes jis egzistuoja tik judėdamas šviesos greičiu. Judančio fotono masę (\(m\)) galima apskaičiuoti, pasitelkiant Alberto Einšteino masės ir energijos ekvivalentiškumo principą (\(E = mc^2\)) ir Planko formulę (\(E = h\nu\)). Šių formulių kombinacija leidžia išvesti fotono masės išraišką: \(m = h\nu / c^2 = h / (\lambda c)\). Fotono judesio kiekis (\(p\)) apskaičiuojamas pagal formulę: \(p = mc = h\nu / c = h / \lambda\). Iš šių formulių matyti, kad kuo didesnis fotono dažnis (arba mažesnis bangos ilgis), tuo didesnė jo energija, masė ir judesio kiekis. Tai reiškia, kad aukšto dažnio fotonai, pavyzdžiui, gama spinduliai, pasižymi ryškesnėmis dalelių savybėmis.

XIX a. pabaigoje eksperimentiškai aptikti reiškiniai, tokie kaip šiluminis spinduliavimas ir radioaktyvumas, nebuvo paaiškinami klasikine fizika. 1900 m. Maksas Plankas, siekdamas paaiškinti šiuos reiškinius, pirmą kartą pavartojo kvanto sąvoką. Šis įvykis žymi kvantinės mechanikos, kuri nagrinėja mikrodalelių judėjimą, pradžią. XX a. pirmoje pusėje kvantinę mechaniką plėtojo žymūs mokslininkai, įskaitant \(E.\) Šrėdingerį, \(P.\) Diraką, \(N.\) Borą ir \(A.\) Einšteiną. Kvantinė fizika remiasi kvantine mechanika ir tiria atomų struktūrą, elementariųjų dalelių savybes, puslaidininkių laidumą bei superlaidumą. Svarbu pabrėžti, kad kvantinė fizika nepaneigia klasikinės fizikos, o yra laikoma atskiru jos atveju. Panašiai, kaip sinchroninio plaukimo komandos judesiai yra sudaryti iš atskirų plaukikų judesių, taip ir makroskopiniai reiškiniai gali būti paaiškinami mikroskopiniais procesais.

Pagal klasikinę fiziką, šviesos spinduliavimas ir sugertis yra tolydūs procesai. Tačiau Maksas Plankas iškėlė revoliucingą hipotezę, kad absoliučiai juodas kūnas spinduliuoja ir sugeria šviesą ne tolygiai, o diskrečiomis porcijomis – kvantais. Šios šviesos energijos porcijos, arba kvantai, yra vadinami fotonais. Kiekvieno fotono energija (\(E\)) yra tiesiogiai proporcinga spinduliuotės dažniui (\(\nu\)) ir gali būti apskaičiuojama pagal formulę: \(E = h\nu\), kur \(h\) – Planko konstanta, turinti vertę \(6,63 \cdot 10^{-34} \text{ J⋅s}\). Energiją taip pat galima išreikšti per bangos ilgį (\(\lambda\)), naudojant formulę: \(E = hc / \lambda\), kur \(c\) – šviesos greitis. Svarbu pažymėti, kad energija gali įgyti tik tam tikras diskrečias vertes, pavyzdžiui, \(h\nu\), \(2h\nu\), \(3h\nu\) ir taip toliau.