Mit diesem Begriff bezeichnet man das Phänomen, das man zuerst bei Licht (später auch bei Materiestrahlen) beobachtete, dass man aus bestimmten Experimenten sowohl auf die Welleneigenschaften als auch auf die Teilcheneigenschaften schließen muss.

Für die Welle als Beschreibungsform des Lichts spricht der gesamte Bereich der Wellenoptik, die traditionell und zwar fast zwei Jahrhunderte lang als physikalisch bewährt galt. Durch den Fotoeffekt (Licht löst aus einem Metall Elektronen heraus) und den Compton-Effekt (Stoß zwischen einem Photon und einem freien Elektron, den man wie einen klassischen Stoß zweier Billardkugeln berechnen kann) gelang jedoch der eindeutige Beweis für die Existenz von Lichtteilchen, auch Lichtquanten oder Photonen genannt.

Die Eigenschaften Welle und Teilchen bilden aber in unserer Anschauung einen krassen Gegensatz: Ein Teilchen ist ein fester und wohlabgegrenzter Gegenstand, ist genau lokalisierbar und hat die charakteristischen Teilcheneigenschaften Energie und Impuls; eine Welle dagegen ist ausgedehnt, transportiert keine Materie, dafür aber Energie und hat die charakteristischen Eigenschaften Frequenz und Wellenlänge.

Heutzutage ist der gängige physikalische Konsens, dass in der Natur Welle und Teilchen immer nur zugleich vorkommen: Jedes Photon ist von einer Wahrscheinlichkeitswelle begleitet. Diese Wahrscheinlichkeitswelle (auch Wellenfunktion genannt) hat die Eigenschaft, dass ihr Betragsquadrat der Amplitude die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des entsprechenden Teilchens angibt.

Durch die einsteinsche Beziehung (E = h · f ; E: Energie, h: plancksches Wirkungsquantum, f: Frequenz) und die de Broglie-Gleichung (λ = 

 ; λ: Wellenlänge der Materiewelle, p: Impuls des Teilchens) werden schließlich die charakteristischen Teilcheneigenschaften Energie und Impuls mit den charakteristischen Welleneigenschaften Frequenz und Wellenlänge verknüpft.

Philosophisch gesehen muss man wohl sagen, dass die Wirklichkeit nicht in einem durchgängig anschaulichen Modell darzustellen ist. Die Frage nach der ›absoluten Wirklichkeit‹, nach dem Ding an sich wird physikalisch sinnlos. Das jeweilige Bild, das man von einem physikalischen Elementargebilde (Licht, Elektron, …) erhält, hängt vom Experiment ab, das man durchführt. Oft bezeichnet man die Wellen- und Partikeleigenschaften deshalb auch als komplementäre Eigenschaften (Komplementarität), also als Eigenschaften, die dem Gebilde nicht additiv zukommen (wie z. B. Farbe und Gewicht), sondern als Eigenschaften, die sich gegenseitig ausschließen.

W. Heisenberg, Der Teil und das Ganze , München 1969

U. Röseberg, Niels Bohr , Stuttgart 1985