포톤(Photon)은 전자기 복사의 기본 단위로, 빛을 구성하는 입자이다. 포톤은 질량이 없고, 전하도 없으며, 스핀이 1인 보존입자로 분류된다. 이 입자는 광속으로 운동하며, 전자기파의 형태로 에너지를 전달한다.

포톤의 에너지는 그 주파수에 비례하며, 이는 플랑크의 법칙에 의해 설명된다. 주파수가 높을수록 포톤의 에너지가 커지며, 다음의 식으로 표현된다: E = hν. 여기서 E는 에너지, h는 플랑크 상수, ν는 주파수이다. 포톤의 파장은 주파수의 역수와 관련이 있으며, 이를 통해 포톤의 성질을 분석할 수 있다.

포톤은 태양에서 방출된 빛과 같은 형태로 자연계에서 광범위하게 존재하며, 그들의 상호작용은 여러 물리적 현상에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 포톤은 물질과 상호작용하여 전자를 가속하거나, 흡수되어 전자가 높은 에너지 상태로 전이하는 과정에 관여한다. 이러한 상호작용은 광합성, 원자 스펙트럼, 그리고 레이저와 같은 다양한 현상을 설명하는 데 핵심적이다.

양자역학에서 포톤은 입자와 파동의 성질을 동시에 가지는 두 가지 성격을 띠며, 이는 파동-입자 이중성이라는 개념으로 알려져 있다. 이러한 특징은 빛의 회절, 간섭, 그리고 편광 등 다양한 현상을 설명하는 데 기여한다.

포톤은 현대 물리학과 공학의 여러 분야에서 중요한 역할을 하며, 정보 전송, 통신 기술, 양자 컴퓨터 및 의료 분야 등에서 응용된다.