Комптоновское рассеяние доказывает импульс фотона: волна света отскакивает от электрона как частица с энергией hν.

Артур Комптон в 1923 году, работая в Вашингтонском университете, обнаружил явление, которое окончательно утвердило корпускулярную природу света. Он направлял рентгеновские лучи на графитовую мишень и измерял длину волны рассеянного излучения. Классическая электромагнитная теория предсказывала, что волна должна передавать энергию электрону без изменения собственной длины волны, но опыт показал иное: рентгеновское излучение после столкновения с электроном становилось менее энергичным, то есть его длина волны увеличивалась. Комптон применил к процессу законы сохранения энергии и импульса, но при одном условии: рассмотрел фотон не как волну, а как частицу с импульсом p = E/c, где E = hν — энергия фотона, а c — скорость света. Этот подход позволил вывести формулу для сдвига длины волны: Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ), где h — постоянная Планка, mₑ — масса электрона, а θ — угол, под которым рассеивается фотон. Величина h/mₑc ≈ 2,43 × 10⁻¹² метра получила название комптоновской длины волны и не зависит от начальной энергии фотона. Это открытие стало ключевым доказательством дуальности света: одновременно волна и частица. Оно разрешило давний спор между сторонниками волновой и корпускулярной теорий света и заложило фундамент квантовой механики. За эту работу Комптон получил Нобелевскую премию по физике в 1927 году.