광자(光子, photon)는 전자기 복사의 기본 단위로, 빛을 포함한 다양한 형태의 전자기파의 양자이다. 광자는 질량이 없는 입자로, 일반적으로 중성의 전하를 지니지 않으며, 광속으로 이동한다. 광자의 에너지는 주파수에 비례하며, 이는 플랑크의 법칙에 의해 설명된다. 플랑크의 법칙에 따르면, 주파수 \( f \)의 광자의 에너지는 \( E = hf \)로 표현된다. 여기서 \( E \)는 에너지, \( h \)는 플랑크 상수이다.

광자는 양자역학적으로 보았을 때 파동-입자 이중성을 지니며, 이는 광자가 때로는 입자로, 때로는 파동으로 행동하는 특성을 가진다. 이러한 성질로 인해 양자 전자기학의 기본 개념 중 하나가 된다. 광자는 또한 전자기력의 매개자로, 전하 간의 상호작용을 가능하게 한다.

광자의 생성은 원자의 전자 전이가 이루어질 때 발생하며, 전자가 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 전이할 때 에너지가 방출되어 광자가 방출된다. 반대로, 광자는 물질과 상호작용할 때 전자를 여기시켜 에너지를 전달할 수도 있다.

전자기 복사와 관련된 다양한 현상은 광자의 성질에 의해 설명된다. 예를 들어, 광자의 양자적 특성은 빛의 간섭, 회절 및 편광 현상을 이해하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 사진술, 레이저 기술, 통신 및 다양한 기타 분야에 응용된다. 또한, 양자 정보 과학의 발전에도 광자가 중요한 역할을 하고 있다.