光是粒子還是波？對這個問題的爭論是物理學史上的一段佳話，三百多年來由此引發了一連串的科學發現，直到今天這個問題也沒有得到徹底解決。牛頓時代，光的波動說和粒子說兩派就勢均力敵互不相讓，之後光的干涉、衍射等現象陸續被觀察到，光的波動說逐步佔了上風。麥克斯韋建立起完整的經典電磁學大廈後，人們認識到光其實是一種電磁波，光的波動說似乎大獲全勝了。

之後人們發現了光電效應，這是波動說無法解釋的。愛因斯坦提出光量子的概念，認為光除了具有波動性之外還具有粒子性，即波粒二象性。愛因斯坦根據光的粒子性成功地解釋了光電效應，並由此獲得了諾貝爾物理學獎。

光能發生干涉、衍射現象，這樣光表現出波的性質；光也有動量，這就表現出粒子的性質。光的頻率越高，光子的能量就越大，粒子性就越明顯；光的頻率越低，波動性就越明顯。伽馬射線是波長極短的電磁波，單個光子的動量比較大，能夠表現出明顯的粒子性。無線電波的波長比較長，此時波動性比較明顯，粒子性不容易被觀察到。

愛因斯坦之後，德布羅意提出了物質波的概念，認為電子、質子等粒子，以及常規的物質也具有波動性。德布羅意的物質波概念讓他獲得了博士學位及諾貝爾獎，德布羅意也因提出物質波的概念成為量子力學的重要奠基人之一。

按照物質波理論，動量越大的粒子，其物質波波長就越短，就不容易被人觀察到其波動性。電子的波動性首先被觀察到，其他粒子的波動性也相繼被觀察到，並且和德布羅意的預言一致。按照物質波理論，即使像地球這樣巨大的宏觀物體也具有波動性，只不過沒有被觀察到而已。

物質波已經有了應用。普通的光學顯微鏡將物體放大2000倍附近時，由於可見光的衍射，視野就會變得模糊。若要觀察到更清晰的細節，可以用波長更短的波。電子的物質波波長很短，用電子代替光子製造的電子顯微鏡就能輕鬆實現數百萬倍甚至更高倍數的放大。目前電子顯微鏡已經在工業領域、教科研領域有了廣泛的應用。