X射線散射

美國物理學家康普頓（Arthur Holy Compton，1892～1962）在大學生時期就跟隨其兄卡爾·康普頓開始X射線的研究。后來他到了卡文迪什實驗室，主要從事g射線的實驗研究。他用精湛的實驗技術精確測定了γ射線的波長，并確定γ射線在散射后波長會變得更長。但他沒能從理論上解釋這個實驗事實。他到了美國華盛頓大學后，用X射線進行實驗，檢驗用γ射線做的散射實驗結果。他發現，晶體反射的單色X射線也能激發同樣的現象，還發現這種X輻射具有偏振性。經過多次精細實驗，康普頓得到了明確的結論，散射的波長比入射的波長更長，波長的改變量只決定于散射角。1923年5月，康普頓用愛因斯坦的光子概念成功地解釋了x 射線通過石墨時所發生的散射。他假設光子與電子在碰撞過程中既要遵守能量守恒又要遵守動量守恒，他按照這個思路列出方程后求出了散射前后的波長差，結果跟實驗數據完全符合，這樣就證實了他的假設。這種現象被稱為康普頓效應。

康普頓進一步證實了愛因斯坦的光子理論，揭示出光的二象性本質，從而導致了近代量子物理學的誕生和發展；另一方面康普頓效應也闡明了電磁輻射與物質相互作用的基本規律，從理論和實驗上都具有極其深遠的意義。康普頓于1927年與英國的物理學家威爾遜同獲諾貝爾物理學獎。