Compton-effekten är överföringen av energi från ljus och annan elektromagnetisk strålning, såsom röntgenstrålar och gammastrålar, till stationära subatomära partiklar som elektroner. Denna observerbara effekt ger trovärdighet åt teorin att ljus består av partiklar som kallas fotoner. Den överförda energin är mätbar och interaktionen överensstämmer med lagarna för bevarande av energi. Det vill säga, den kombinerade energin för fotonen och elektronen före kollisionen är lika med den kombinerade energin för de två partiklarna efter kollisionen. Ett sekundärt, och relaterat, resultat av kollisionen mellan fotoner och elektroner är känt som Compton-spridning, som observeras som en förändring i fotonernas riktning efter kollisionen såväl som en förändring i deras våglängd.
I början av 20-talet, en noterad fysiker, Max Planck, teoretiserade att elektromagnetisk energi, såsom synligt ljus och annan strålning, bestod av individuella energipaket som kallas fotoner. Dessa paket antogs vidare vara utan massa men ha individuell natur och ibland bete sig som och dela vissa egenskaper med andra subatomära partiklar med observerbara massor. En serie experiment och beräkningar resulterade i acceptans av denna teori, och när Compton-effekten – spridningen av elektroner på grund av deras absorption av energi från fotoner – observerades och registrerades av fysikern Arthur Holly Compton 1923, stärktes Plancks teori ytterligare.
Comptons arbete med fenomenet som blev känt som Compton-effekten gav honom senare Nobelpriset i fysik. Compton observerade att fotoner kunde ge energi till subatomära partiklar som elektroner, vilket får dem att spridas eller flytta bort från sina ursprungliga positioner. Under vissa förhållanden kan detta göra att elektronerna separeras från sina modermolekyler, joniserar dem eller ändrar deras elektriska nettoladdning från neutral till positiv genom att ta bort den negativt laddade elektronen.
Han observerade vidare att efter kollisionen uppvisade fotonen en ökning i våglängd, ett direkt resultat av dess energiförlust till elektronen och relaterat till avböjningsvinkeln i dess riktningsändring, vilket är känt som Compton-spridning. Detta förhållande definieras av en ekvation som kallas Compton-formeln. En vanlig analogi som används för att förklara Compton-effekten är att ett kluster av stationära biljardbollar slås av en rörlig köboll. Köbollen ger lite om sin energi till de andra bollarna, som sprids när köbollen rör sig i en annan riktning med reducerad hastighet. Medan ljuset har en konstant hastighet, är den reducerade hastigheten hos köbollen analog med fotonens lägre energitillstånd efter att ha kolliderat med en elektron, vilket uppvisas av dess längre våglängd snarare än reducerad hastighet.