Los fotones exhiben inercia, cualitativamente, de la misma manera que los cuerpos masivos: al resistir el cambio en el impulso .
El impulso de un fotón viene dado por [math] \ mathbf {p} = \ hbar \ mathbf {k} [/ math], donde [math] \ mathbf {k} [/ math] es el vector de onda. El vector de onda tiene una magnitud [matemática] \ omega / c [/ matemática] y apunta en la misma dirección que la dirección de propagación del fotón.
En ausencia de fuerzas, un fotón viajará en línea recta, y su frecuencia se mantendrá constante, por lo que su impulso se mantendrá constante.
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En presencia de un campo gravitacional, el impulso de un fotón puede cambiar de dos maneras.
Primero, su dirección puede cambiar; Esto se llama lente gravitacional . Así como la trayectoria de una partícula de prueba masiva que pasa por un cuerpo mucho más masivo se curva hacia ella, también lo hace la trayectoria de un fotón (pero la magnitud de la flexión es el doble de lo que predice la mecánica newtoniana, y forma una de las pruebas clásicas de relatividad general). Cuanto más masivo es el cuerpo, y cuanto más se acerca el fotón, mayor es la curvatura.
Segundo, su frecuencia puede cambiar; Esto se llama desplazamiento al rojo gravitacional . Así como una partícula de prueba masiva que se aleja de un cuerpo mucho más masivo pierde energía e impulso, también lo hace un fotón; y, al perder impulso, se desplaza hacia el rojo. Cuanto más masivo sea el cuerpo, y cuanto más cerca esté el fotón, mayor será el desplazamiento al rojo. (La medición de la magnitud del desplazamiento al rojo gravitacional forma otra prueba clásica de la relatividad general).
