前面讲的光的干涉、衍射和偏振现象，都表明了光具有连续性、波动性，而光电效应现象又表明了光具有不连续性、量子性，这不是互相矛盾的吗？由此可以看出，光的性质是很复杂的，是用日常生活经验的图象所难于描绘的。光，这种特殊之物，在不同的具体条件或具体情况下，会表现出完全不同的性质来。在一些具体情况下，它显示出明显的波动性，而在另一些完全不同的具体情况下，它又显示出明显的量子性。量子即光量子、光子，如前所述，它是一份一份能量的粒子。
由于这个缘故，现代物理学认为，光既有波动性，又有粒子性，这种在不同情况下分别表现为波动和粒子的性质，称之为“光的波粒二象性”。光在传播过程中主要显示出波动性，可以用电磁波理论来解释；在光的发射、吸收及同其它物质作用时，则显示出粒子性，遵从于量子理论，它以光量子的形式穿过真空。我们从光子运动的统计规律中，能够了解到波动的结果，而从电磁场的量子化，又可以了解到光的微粒性的行为。
理论和实验所得到的结果都表明，不论是静止质量为零的光子，还是静止质量不为零的电子、质子、原子等等实物粒子，都同时具有波动性和粒子性，也就是说，具有波粒二象性。象光这样的微观粒子，也只有用波粒二象性才能说明它的各种行为。描述波动特征的两个物理量——频率和波长，与描述粒子特征的两个物理量——能量和动量，光具有动量，这是已经为实验所证实了的。根据光子能量，这样，光子说和波动说二者的结论又互相一致、互相统一起来了。
粒子和波的统一性，可以由电子和光子的衍射实验来认识。在电子衍射实验中，如果入射电子流的强度很大，即单位时间内有许多电子穿过晶体，则在照相底片上立即出现衍射花样；如果入射电子流的强度很小，在整个衍射过程中，电子几乎是一个一个地穿过晶体，则在照相底片上就出现了一个一个的感光点，这些感光点在照相底片上的位置并不都是重合在一起的，开始时，它们毫无规则地散布着，但随着时间的延长，感光点数目逐渐增多，它们在照相底片上的分布最终形成了衍射花样。同样，在光子衍射实验中，如果入射光子流的强度很大，则照相底片上立即出现光子衍射花样；如果入射光子流的强度很小，则照相底片上记录了无规则分布的感光点，但当照相底片受长时间照射后，就会出现完全相同的衍射花样。由此可见，每一个电子或光子被晶体衍射的现象，和其它电子或光子无关。也就是说，衍射花样不是电子或光子之间的相互作用而形成的，而是电子或光子具有波动性的结果，这种波动性反映了电子或光子运动轨迹的不确定性。这就说明，当我们考察每个电子或光子的运动时，电子或光子是没有确定的轨迹的，即经过什么途径，出现在什么地方是不确定的。然而，当我们考察组成电子或光子束的全部电子或光子的运动时，电子或光子的运动就表现出规律性，这种规律与经典波动理论的计算结果是一致的。
