Sebuah gambarajah Feynman yang menunjukkan pertukaran satu foton maya (dilambangkan sebagai garis berombak dan satu gama, γ {\displaystyle \,\gamma } ) di antara satu positron dan satu elektron.

Foton tidak mempunyai jisim,[7] tidak mempunyai cas elektrik[8] dan tidak reput secara spontan di dalam ruang kosong. Satu foton berkemungkinan memiliki dua keadaan pengkutuban dan diterangkan dengan tiga batas yang berterusan, iaitu komponen-komponen vektor gelombangnya yang menentukan jarak gelombang, λ {\displaystyle \,\lambda } dan arah perambatannya. Foton juga merupakan tolok boson bagi keelektromagnetan. Maka, semua nombor-nombor kuantum seperti nombor lepton, nombor barion dan keanehan adalah sifar.

Foton-foton dipancar di dalam pelbagai proses semulajadi. Sebagai contoh, ketika cas dipecut, sewaktu perpindahan dari tahap molekul, atom mahupun nuklear ke tahap tenaga rendah, atau semasa zarah dan anti-zarah dimusnah. Foton diserap di dalam proses masa terbalik yang bersangkutan dengan proses-proses yang dinyatakan sebelum ini. Sebagai contoh, pengeluaran pasangan zarah-anti-zarah atau pemindahan dari tahap molekul, atom dan nuklear ke tahap tenaga yang lebih tinggi.

Di dalam ruang kosong, foton bergerak dengan kelajuan cahaya, c {\displaystyle \,c} momentum p {\displaystyle \,p} dan tenaga E {\displaystyle \,E} dan boleh diterangkan dengan persamaan E = c p {\displaystyle E=cp} . Sebagai perbandingan, persamaan yang sepadan dengannya untuk zarah-zarah dengan jisim m {\displaystyle \,m} ialah

E 2 = c 2 p 2 + m 2 c 4 {\displaystyle E^{2}=c^{2}p^{2}+m^{2}c^{4}}

seperti yang digambarkan di dalam teori relativiti khas.

Tenaga dan momentum satu foton bergantung bukan sahaja pada frekuensinya ν {\displaystyle \,\nu } atau setara dengannya, iaitu jarak gelombangnya λ {\displaystyle \,\lambda }

E = ℏ ω = h ν = h c λ {\displaystyle E=\hbar \omega =h\nu ={\frac {hc}{\lambda }}} p = ℏ k {\displaystyle \mathbf {p} =\hbar \mathbf {k} }

dan akibatnya, magnitud momentum itu ialah

p = ℏ k = h λ = h ν c {\displaystyle p=\hbar k={\frac {h}{\lambda }}={\frac {h\nu }{c}}}

dengan ℏ = h / 2 π {\displaystyle \,\hbar =h/2\pi \!} (yang dikenali dengan nama pemalar Dirac atau pemalar terkurang Planck), k {\displaystyle \,k} ialah vektor gelombang (dengan nombor gelombang k = 2 π / λ {\displaystyle \,k=2\pi /\lambda } seperti magnitudnya) dan ω = 2 π ν {\displaystyle \,\omega =2\pi \nu } ialah frekuensi sudutnya. k {\displaystyle \,k} di sini merujuk kepada arah perambatan foton. Foton turut membawa momentum sudut bagi spinnya yang tidak bergantung dengan frekuensinya. [9] Magnitud spinnya ialah 2 ℏ {\displaystyle \,{\sqrt {2}}\hbar } dan komponen itu diukur sepanjang arah pergerakannya, iaitu keheliksannya, ialah ± ℏ {\displaystyle \,\pm \hbar } . Kedua-dua keheliksan ini secocok dengan dua keadaan pengkutuban membulat (tangan kanan dan kiri) foton itu.

Untuk menggambarkan kepentingan rumus-rumus ini, pemusnahan zarah dan anti-zarah harus mengakibatkan terciptanya sekurang-kurangnya dua foton di atas sebab-sebab berikut. Di dalam rangka pusat jisim, anti-zarah-anti-zarah yang berlanggar tidak memiliki momentum bersih, manakala satu foton sentiasa memiliki momentum. Maka, keabadian momentum memerlukan sekurang-kurangnya dua foton dicipta dengan nilai momentum bersih ialah sifar. Tenaga kedua-dua foton ini, atau pada masa yang sama frekuensinya, boleh ditentukan daripada keabadian momentum tersebut. Dilihat dari sudut lain, foton boleh dianggap sebagai anti-zarahnya sendiri. Satu proses yang terbalik, iaitu pengeluaran pasangan, ialah satu mekanisme, yang menonjol, yang menyebabkan foton-foton bertenaga tinggi seperti sinar gama kehilangan tenaga sewaktu melepasi jirim.

Rumus-rumus klasik tenaga dan momentum sinaran elektromagnet juga boleh dijelaskan dengan mengunakan acara-acara foton. Sebagai contoh, tekanan sinar daripada sinar elektromagnet ke atas satu objek sebenarnya berasal daripada perpindahan momentum foton seunit masa dan seunit luas objek tersebut, memandangkan tekanan ialah daya se unit luas dan daya itu sendiri ialah perubahan momentum seunit masa.