1. Effetto fotoelettrico: Il modello di luce onda non è stato in grado di spiegare l'effetto fotoelettrico. Questo effetto ha osservato che gli elettroni vengono espulsi da una superficie metallica quando la luce brilla su di essa, ma solo se la luce ha una frequenza al di sopra di una certa soglia. Il modello d'onda prevedeva che l'energia della luce dovrebbe dipendere solo dalla sua intensità, non dalla sua frequenza. Tuttavia, esperimenti hanno mostrato che l'energia degli elettroni espulsi dipendeva dalla frequenza della luce, non dalla sua intensità. Ciò ha portato allo sviluppo dell'idea che la luce si comporta come una particella (fotone) con energia proporzionale alla sua frequenza.

2. Radiazione del corpo nero: La fisica classica usando il modello d'onda prevedeva che un corpo nero (un oggetto che assorbe tutta la luce) dovrebbe irradiare una quantità infinita di energia ad alte frequenze. Questo chiaramente non è stato osservato nella realtà. Max Planck ha spiegato lo spettro osservato proponendo che l'energia fosse quantizzata, il che significa che potrebbe esistere solo in pacchetti discreti (fotoni). Questo concetto ha contraddetto il modello d'onda.

3. Scattering Compton: Questo fenomeno comporta la dispersione dei raggi X da parte degli elettroni, in cui i raggi X perdono energia e cambiano direzione. Il modello d'onda non è stato in grado di spiegare lo spostamento della lunghezza d'onda osservata nei raggi X sparsi. La natura delle particelle della luce era necessaria per spiegare l'effetto, con i fotoni che si scontrano con elettroni e la perdita di energia.

Queste carenze alla fine hanno portato allo sviluppo della dualità di luce delle particelle d'onda, in cui la luce mostra proprietà simili a onde e particelle a seconda della situazione.