Pytanie to dotyka podstaw dualizmu korpuskularno-falowego światła. Zacznijmy od tego, że światło jest falą elektromagnetyczną, a foton minimalną „porcją energii”, jaką taka fala może przekazać. Natomiast ruch liniowy fotonu jest tak naprawdę kierunkiem propagacji. To nie foton „leci prosto”, tylko fala propaguje się liniowo w danym kierunku.

Wyjaśnijmy to po kolei, zaczynając od falowych właściwości, które znamy z innych rodzajów fal — na przykład fal na wodzie czy fal dźwiękowych, a które światło również wykazuje.

Interferencja — gdy dwie fale świetlne spotykają się, mogą się wzmacniać lub osłabiać. Klasyczny eksperyment Younga z dwiema szczelinami pokazuje charakterystyczne prążki jasne i ciemne — wzór, który może powstać wyłącznie w wyniku nakładania się fal.

Dyfrakcja — światło ugina się na krawędziach przeszkód i rozchodzi za nimi, podobnie jak fale wodne opływające przeszkody. Gdyby światło składało się z cząstek lecących po liniach prostych, takie zachowanie byłoby niemożliwe.

Polaryzacja — fala świetlna może oscylować w określonej płaszczyźnie. To dowodzi, że mamy do czynienia z falą poprzeczną, w której drgania zachodzą prostopadle do kierunku propagacji.

Zgodnie z teorią Maxwella, światło to sprzężone oscylacje pola elektrycznego i magnetycznego. Zmienne pole elektryczne indukuje pole magnetyczne, a zmienne pole magnetyczne indukuje pole elektryczne. Te dwa pola „napędzają” się nawzajem i propagują w przestrzeni — nawet w próżni, bez żadnego materialnego ośrodka.

Kierunek propagacji jest prostopadły do obu oscylujących pól. To właśnie ten kierunek nazywamy potocznie „drogą fotonu”.

I w ten sposób fizycy przez lata myśleli o świetle, jako o fali. Jednak pod koniec XIX wieku natrafili na zjawiska, których nie byli w stanie wytłumaczyć bazując na falowych właściwościach światła:

Efekt fotoelektryczny — gdy światło pada na metal, wybija z niego elektrony. Jednak energia tych elektronów zależy wyłącznie od częstotliwości światła, nie od jego natężenia. Zwiększenie jasności nie przyspiesza elektronów, tylko wybija ich więcej. Einstein wyjaśnił to w 1905 roku, przyjmując, że światło przekazuje energię w dyskretnych porcjach — kwantach. I taki kwant energii światła, czyli jeden foton, przekazuje całą swoją energię jednemu elektronowi. Elektron w metalu jest związany z jego strukturą i potrzebuje pewnej minimalnej energii, żeby w ogóle wydostać się na zewnątrz. Tę minimalną energię nazywamy pracą wyjścia — jest ona charakterystyczna dla danego materiału. Energia kinetyczna wybitego elektronu równa się energii fotonu pomniejszonej o pracę wyjścia. Jeśli foton niesie zbyt mało energii — czyli ma częstotliwość poniżej pewnego progu — elektron w ogóle nie zostanie wybity, bez względu na to, jak intensywne jest światło. Światło musi mieć więc kwantową naturę — klasyczna fala powinna stopniowo „naładować” elektron energią, aż ten w końcu się wyrwie. Tymczasem efekt zachodzi natychmiastowo albo wcale.

Efekt Comptona — fala zderzająca się z elektronem zachowuje się jak cząstka posiadająca pęd. Po zderzeniu zmienia kierunek i traci część energii — dokładnie tak, jak przewiduje mechanika zderzeń cząstek, a jak nie zachowałaby się fala.

Na tym właśnie polega dualizm falowo-korpuskularny światła: zachowuje się ono jak fala lub jak cząstka, w zależności od okoliczności. Dlatego porównanie do kuli karabinowej jest mylące, bo sugeruje obiekt o określonym położeniu i torze lotu. Tymczasem pojedynczy foton — dopóki nie zostanie zaabsorbowany — nie ma określonej pozycji. Ma rozkład prawdopodobieństwa (czyli zamiast infomacji, że w danym czasie jest w danym miejscu mamy informację o tym, jakie jest prawdopodobieństwo, że w danym czasie znajdziemy go w określonej przestrzeni), który zachowuje się falowo. Dopiero akt detekcji degeneruje funkcję falową i sprawia, że foton ma określone położenie lub prędkość.