Aqui estão três deficiências do modelo de luz onda relacionadas à sua interação com a matéria:

1. Efeito fotoelétrico: O modelo de onda de luz não pôde explicar o efeito fotoelétrico. Esse efeito observou que os elétrons são ejetados de uma superfície de metal quando a luz brilha nele, mas apenas se a luz tiver uma frequência acima de um certo limite. O modelo de onda previu que a energia da luz deve depender apenas de sua intensidade, não de sua frequência. No entanto, os experimentos mostraram que a energia dos elétrons ejetados dependia da frequência da luz, não sua intensidade. Isso levou ao desenvolvimento da idéia de comportar a luz como uma partícula (fóton) com energia proporcional à sua frequência.

2. Radiação do corpo negro: A física clássica usando o modelo de onda previu que um corpo negro (um objeto que absorve toda a luz) deve irradiar uma quantidade infinita de energia em altas frequências. Isso claramente não foi observado na realidade. Max Planck explicou o espectro observado, propondo que a energia foi quantizada, o que significa que só poderia existir em pacotes discretos (fótons). Esse conceito contradiz o modelo de onda.

3. espalhamento de compton: Esse fenômeno envolve a dispersão de raios-X por elétrons, onde os raios X perdem energia e mudam de direção. O modelo de onda não pôde explicar a mudança no comprimento de onda observada nos raios X dispersos. A natureza partícula da luz era necessária para explicar o efeito, com fótons colidindo com elétrons e perdendo energia.

Essas deficiências levaram ao desenvolvimento da dualidade de luz da partícula onda, onde a luz exibe propriedades semelhantes a ondas e de partículas, dependendo da situação.