阿瑟·霍利·康普頓（Arthur Holly Compton，1892年9月10日—1962年3月15日），美國著(zhù)名的物理學(xué)家、“康普頓效應”的發(fā)現者，1927年諾貝爾物理學(xué)獎得主?？灯疹D曾參與曼哈頓計劃，任芝加哥大學(xué)冶金實(shí)驗室主任，1942年12月與恩利克·費米等人協(xié)作建立起了人類(lèi)第一臺核反應堆“芝加哥一號堆（Chicago Pile-1）”。

康普頓1892年9月10日出生于美國俄亥俄州的伍斯特，1913年從伍斯特學(xué)院以最優(yōu)異的成績(jì)畢業(yè)并成為普林斯頓大學(xué)的研究生，1914年獲碩士學(xué)位、1916年獲博士學(xué)位，后在明尼蘇達大學(xué)任教。1920年起任圣路易斯華盛頓大學(xué)物理系主任，1923年起任芝加哥大學(xué)物理系教授、冶金實(shí)驗室主任，1945年返回圣路易斯華盛頓大學(xué)任第九任校長(cháng)，1953年起改任自然科學(xué)史教授、1961年辭職。

康普頓晚年任加州大學(xué)伯克利分校物理教授，1962年3月15日突發(fā)腦溢血，于加利福尼亞州的伯克利逝世，終年70歲。?

研究

在明尼蘇達大學(xué)任教的兩年多時(shí)間里，康普頓完成了兩項很有意義的工作，一項是提出電子半徑為厘米的假設，用以解釋他用實(shí)驗所確定的x射線(xiàn)強度與散射角的關(guān)系；另一項是確定了磁性晶體的磁化效應，并科學(xué)地預言了鐵磁性起源于電子的內稟磁矩，后為他的學(xué)生于1930年證實(shí)康普頓最重大的貢獻是康普頓效應及解釋?zhuān)?919～1920年間，康普頓去英國在湯姆遜和盧瑟福的指導下以訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者的身份在卡文迪什實(shí)驗室工作，他進(jìn)行了γ射線(xiàn)的散射實(shí)驗，發(fā)現用經(jīng)典理論無(wú)法解釋實(shí)驗結果．回國后他用單色x射線(xiàn)和布喇格晶體光譜儀作實(shí)驗，通過(guò)從不同角度在靶周?chē)鷾y量散射互射線(xiàn)波長(cháng)，發(fā)現散射波中含有波長(cháng)增大的波，該現象就是著(zhù)名的康普頓效應．康普頓指出：散射應遵從能量守恒和動(dòng)量守恒定律，出射X射線(xiàn)波長(cháng)變長(cháng)證明了X射線(xiàn)光子帶有量子化動(dòng)量．1922年，他采用單個(gè)光子和自由電子的簡(jiǎn)單碰撞理論，對這個(gè)效應做出了滿(mǎn)意的理論解釋。

康普頓效應是近代物理學(xué)的一大發(fā)現，它進(jìn)一步證實(shí)了愛(ài)因斯坦的光子理論，揭示出光的二象性，從而導致了近代量子物理學(xué)的誕生和發(fā)展；另一方面康普頓效應也闡明了電磁輻射與物質(zhì)相互作用的基本規律．因此，無(wú)論從理論或實(shí)驗上，它都具有極其深遠的意義．康普頓因此獲得1927年度諾貝爾物理學(xué)獎?？灯疹D的學(xué)生.中國物理學(xué)家吳有訓曾在康普頓實(shí)驗室里學(xué)習和實(shí)驗，也取得了成就，排除了學(xué)術(shù)界對康普頓理論的異議，為康普頓的工作做出了寶貴的、不可多得的貢獻。1930～1940年這10年中，康普頓致力于宇宙線(xiàn)的研究，發(fā)現了逆康普頓效應．該效應在天體物理中有重要意義?？灯疹D的主要著(zhù)作有：《X射線(xiàn)和電子》和《X射線(xiàn)的理論和實(shí)驗》?？灯疹D曾任美國物理學(xué)會(huì )主席（1934）、美國科學(xué)工作者協(xié)會(huì )主席（1939～1940）、美國科學(xué)發(fā)展協(xié)會(huì )主席（1942）。1962年3月15日因患腦溢血在加利福尼亞州伯克利逝世。

效應

簡(jiǎn)介

1923年康普頓在研究x射線(xiàn)通過(guò)實(shí)物物質(zhì)發(fā)生散射的實(shí)驗時(shí)，發(fā)現了一個(gè)新的現象，即散射光中除了有原波長(cháng)l0的x光外，還產(chǎn)生了波長(cháng)l>l0 的x光，其波長(cháng)的增量隨散射角的不同而變化。這種現象稱(chēng)為康普頓效應(compton effect)。

用經(jīng)典電磁理論來(lái)解釋康普頓效應遇到了困難?？灯疹D借助于愛(ài)因斯坦的光子理論，從光子與電子碰撞的角度對此實(shí)驗現象進(jìn)行了圓滿(mǎn)地解釋。

對康普頓散射現象的研究經(jīng)歷了一、二十年才得出正確結果。

康普頓效應第一次從實(shí)驗上證實(shí)了愛(ài)因斯坦提出的關(guān)于光子具有動(dòng)量的假設。這在物理學(xué)發(fā)展史上占有重要的位置。光子在介質(zhì)中和物質(zhì)微粒相互作用時(shí)，可能使得光向任何方向傳播，這種現象叫光的散射．1922年，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨中的電子對X射線(xiàn)的散射時(shí)發(fā)現，有些散射波的波長(cháng)比入射波的波長(cháng)略大，他認為這是光子和電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質(zhì)子這樣的實(shí)物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動(dòng)量，碰撞過(guò)程中能量守恒，動(dòng)量也守恒．按照這個(gè)思想列出方程后求出了散射前后的波長(cháng)差，結果跟實(shí)驗數據完全符合，這樣就證實(shí)了他的假設。這種現象叫康普頓效應。

發(fā)現

1922～1923年康普頓研究了X射線(xiàn)被較輕物質(zhì)(石墨、石蠟等)散射后光的成分，發(fā)現散射譜線(xiàn)中除了有波長(cháng)與原波長(cháng)相同的成分外，還有波長(cháng)較長(cháng)的成分。這種散射現象稱(chēng)為康普頓散射或康普頓效應?？灯疹D將0.71埃的X光投射到石墨上，然后在不同的角度測量被石墨分子散射的X光強度。當θ=0時(shí)，只有等于入射頻率的單一頻率光。當θ≠0（如45°、90°、135°）時(shí)，發(fā)現存在兩種頻率的散射光。一種頻率與入射光相同，另一種則頻率比入射光低。后者隨角度增加偏離增大。

在1923年5月的《物理評論》上，A.H.康普頓以《X射線(xiàn)受輕元素散射的量子理論》為題，發(fā)表了他所發(fā)現的效應，并用光量子假說(shuō)作出解釋。他寫(xiě)道（A.H.Compton，Phys.Rev.，21（1923）p.）：

“從量子論的觀(guān)點(diǎn)看，可以假設：任一特殊的X射線(xiàn)量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗于某個(gè)特殊的電子，這電子轉過(guò)來(lái)又將射線(xiàn)向某一特殊的方向散射，這個(gè)方向與入射束成某個(gè)角度。輻射量子路徑的彎折引起動(dòng)量發(fā)生變化。結果，散射電子以一等于X射線(xiàn)動(dòng)量變化的動(dòng)量反沖。散射射線(xiàn)的能量等于入射射線(xiàn)的能量減去散射電子反沖的動(dòng)能。由于散射射線(xiàn)應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線(xiàn)的波長(cháng)比入射射線(xiàn)大”，而“散射輻射的強度在原始X射線(xiàn)的前進(jìn)方向要比反方向大，正如實(shí)驗測得的那樣?！?/p>

解釋射線(xiàn)方向和強度的分布，根據能量守恒和動(dòng)量守恒，考慮到相對論效應，得散射波長(cháng)為：

即Δλ=λ-λ0=(2h/mc)sin^2(θ/2)

△λ為入射波長(cháng)λ0與散射波長(cháng)λθ之差，h為普朗克常數，c為光速m為電子的靜止質(zhì)量，θ為散射角。

這一簡(jiǎn)單的推理對于現代物理學(xué)家來(lái)說(shuō)早已成為普通常識，可是，康普頓卻是得來(lái)不易的。這類(lèi)現象的研究歷經(jīng)了一、二十年、才在1923年由康普頓得出正確結果，而康普頓自己也走了5年的彎路，這段歷史從一個(gè)側面說(shuō)明了現代物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的不平坦歷程。

從上式可知，波長(cháng)的改變決定于θ，與λ0無(wú)關(guān)，即對于某一角度，波長(cháng)改變的絕對值是一定的。入射射線(xiàn)的波長(cháng)越小，波長(cháng)變化的相對值就越大。所以，康普頓效應對γ射線(xiàn)要比X射線(xiàn)顯著(zhù)。歷史正是這樣，早在1904年，英國物理學(xué)家伊夫（A.S.Eve）就在研究γ射線(xiàn)的吸收和散射性質(zhì)時(shí)，首先發(fā)現了康普頓效應的跡象。鐳管發(fā)出γ射線(xiàn)，經(jīng)散射物散射后投向靜電計。在入射射線(xiàn)或散射射線(xiàn)的途中插一吸收物以檢驗其穿透力。伊夫發(fā)現，散射后的射線(xiàn)往往比入射射線(xiàn)要“軟”些。（ A.S.Eve，Phil.Mag.8（1904）p.669.）

后來(lái)，γ射線(xiàn)的散射問(wèn)題經(jīng)過(guò)多人研究，英國的弗羅蘭斯（D.C.H.Florance）在1910年獲得了明確結論，證明散射后的二次射線(xiàn)決定于散射角度，與散射物的材料無(wú)關(guān)，而且散射角越大，吸收系數也越大。

所謂射線(xiàn)變軟，實(shí)際上就是射線(xiàn)的波長(cháng)變長(cháng)，當時(shí)尚未判明γ射線(xiàn)的本質(zhì)，只好根據實(shí)驗現象來(lái)表示。

1913年，麥克基爾大學(xué)的格雷（J.A.Gray）又重做γ射線(xiàn)實(shí)驗，證實(shí)了弗羅蘭斯的結論并進(jìn)一步精確測量了射線(xiàn)強度。他發(fā)現：“單色的γ射線(xiàn)被散射后，性質(zhì)會(huì )有所變化。散射角越大，散射射線(xiàn)就越軟?！保↗.A.Gray，Phil.Mag.，26（1913）p.611.）實(shí)驗事實(shí)明確地擺在物理學(xué)家面前，可就是找不到正確的解釋。1919年康普頓也接觸到γ散射問(wèn)題。他以精確的手段測定了γ射線(xiàn)的波長(cháng)，確定了散射后波長(cháng)變長(cháng)的事實(shí)。后來(lái)，他又從γ射線(xiàn)散射轉移到X射線(xiàn)散射。鉬的Kα線(xiàn)經(jīng)石墨晶體散射后，用游離室進(jìn)行測量不同方位的散射強度。通過(guò)康譜頓發(fā)表的部分曲線(xiàn)可以看出，X射線(xiàn)散射曲線(xiàn)明顯地有兩個(gè)峰值，其中一個(gè)波長(cháng)等于原始射線(xiàn)的波長(cháng)（不變線(xiàn)），另一個(gè)波長(cháng)變長(cháng)（變線(xiàn)），變線(xiàn)對不變線(xiàn)的偏離隨散射角變化，散射角越大，偏離也越大。

康普頓的學(xué)生，從中國赴美留學(xué)的吳有訓對康普頓效應的進(jìn)一步研究和檢驗有很大貢獻，除了針對杜安的否定作了許多有說(shuō)服力的實(shí)驗外，還證實(shí)了康普頓效應的普遍性。他測試了多種元素對X射線(xiàn)的散射曲線(xiàn)，結果都滿(mǎn)足康普頓的量子散射公式?？灯疹D和吳有訓1924年發(fā)表的論文題目是：《被輕元素散射時(shí)鉬Kα線(xiàn)的波長(cháng)》。（ A.H.Comptonand Y.H.Woo，Proc.Nat.Acad.Sei，10（1924）p.27.）他們寫(xiě)道：“這張圖的重要點(diǎn)在于：從各種材料所得之譜在性質(zhì)上幾乎完全一致。每種情況，不變線(xiàn)P都出現在與熒光MoKa線(xiàn)（鉬的Kα譜線(xiàn)）相同之處，而變線(xiàn)的峰值，則在允許的實(shí)驗誤差范圍內，出現在上述的波長(cháng)變化量子公式所預計的位置M上?！?/p>

吳有訓對康普頓效應最突出的貢獻在于測定了X射線(xiàn)散射中變線(xiàn)、不變線(xiàn)的強度比率R隨散射物原子序數變化的曲線(xiàn)，證實(shí)并發(fā)展了康普頓的量子散射理論。

愛(ài)因斯坦在肯定康普頓效應中起了特別重要的作用。前面已經(jīng)提到，1916年愛(ài)因斯坦進(jìn)一步發(fā)展了光量子理論。根據他的建議，玻特和蓋革（Geiger）也曾試圖用實(shí)驗檢驗經(jīng)典理論和光量子理論誰(shuí)對誰(shuí)非，但沒(méi)有成功。當1923年愛(ài)因斯坦獲知康普頓實(shí)驗的結果之后，他熱忱地宣傳和贊揚康普頓的實(shí)驗，多次在會(huì )議和報刊上談到它的重要意義。

愛(ài)因斯坦還提醒物理學(xué)者注意：不要僅僅看到光的粒子性，康普頓在實(shí)驗中正是依靠了X射線(xiàn)的波動(dòng)性測量其波長(cháng)。他在1924年4月20日的《柏林日報》副刊上發(fā)表題為《康普頓實(shí)驗》的短文，有這樣一句話(huà)：“……最最重要的問(wèn)題，是要考慮把投射體的性質(zhì)賦予光的粒子或光量子，究竟還應當走多遠?！保≧.S.Shankland（ed.），Scientific Papers of A.H. Compton，Univ.of Chicago Press，（1973））

正是由于愛(ài)因斯坦等人的努力，光的波粒二象性迅速獲得了廣泛的承認。

實(shí)驗結果

(1)散射光中除了和原波長(cháng)λ0相同的譜線(xiàn)外還有λ>λ0的譜線(xiàn)。(2)波長(cháng)的改變量Δλ=λ-λ0隨散射角φ(散射方向和入射方向之間的夾角)的增大而增加.

(3)對于不同元素的散射物質(zhì)，在同一散射角下，波長(cháng)的改變量Δλ相同。波長(cháng)為λ的散射光強度隨散射物原子序數的增加而減小。

康普頓利用光子理論成功地解釋了這些實(shí)驗結果。X射線(xiàn)的散射是單個(gè)電子和單個(gè)光子發(fā)生彈性碰撞的結果。碰撞前后動(dòng)量和能量守恒，化簡(jiǎn)后得到

Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(/θ2)

稱(chēng)為康普頓散射公式。

λ=h/(m0c)

稱(chēng)為電子的康普頓波長(cháng)。

為什么散射光中還有與入射光波長(cháng)相同的譜線(xiàn)?內層電子不能當成自由電子。如果光子和這種電子碰撞，相當于和整個(gè)原子相碰，碰撞中光子傳給原子的能量很小，幾乎保持自己的能量不變。這樣散射光中就保留了原波長(cháng)。的譜線(xiàn)．由于內層電子的數目隨散射物原子序數的增加而增加，所以波長(cháng)為λ0的強度隨之增強，而波長(cháng)為λ的強度隨之減弱。

康普頓散射只有在入射光的波長(cháng)與電子的康普頓波長(cháng)相比擬時(shí)，散射才顯著(zhù)，這就是選用X射線(xiàn)觀(guān)察康普頓效應的原因。而在光電效應中，入射光是可見(jiàn)光或紫外光，所以康普頓效應不明顯。

經(jīng)典解釋

（電磁波的解釋?zhuān)?/p>

單色電磁波作用于比波長(cháng)尺寸小的帶電粒子上時(shí)，引起受迫振動(dòng)，向各方向輻射同頻率的電磁波。經(jīng)典理論解釋頻率不變的一般散射可以，但對康普頓效應不能作出合理解釋!

光子理論解釋

X射線(xiàn)為一些e=hν的光子，與自由電子發(fā)生完全彈性碰撞，電子獲得一部分能量，散射的光子能量減小，頻率減小，波長(cháng)變長(cháng)。這過(guò)程設動(dòng)量守恒與能量守恒仍成立，則由

電子：P=m0V；E=m0V2/2（設電子開(kāi)始靜止，勢能忽略）

光子：P=h/λ

其中（h/m0C）=2.34×10-12m稱(chēng)為康普頓波長(cháng)。

注意

1.散射波長(cháng)改變量lD 的數量級為 10-12m，對于可見(jiàn)光波長(cháng) l~10-7m，lD<

2.散射光中有與入射光相同的波長(cháng)的射線(xiàn)，是由于光子與原子碰撞，原子質(zhì)量很大，光子碰撞后，能量不變，散射光頻率不變。

康普頓效應的發(fā)現，以及理論分析和實(shí)驗結果的一致，不僅有力地證實(shí)了光子假說(shuō)的正確性，并且證實(shí)了微觀(guān)粒子的相互作用過(guò)程中，也嚴格遵守能量守恒和動(dòng)量守恒定律。

管理系統

康普頓6J績(jì)效管理系統，是康普頓10多年績(jì)效管理咨詢(xún)與實(shí)踐的結晶，2008年6月康普頓6J績(jì)效管理第200個(gè)項目成功交付，標志著(zhù)康普頓在績(jì)效管理方面已經(jīng)奠定了堅實(shí)的基礎，及在績(jì)效管理方面的專(zhuān)業(yè)成就。由康普頓咨詢(xún)顧問(wèn)專(zhuān)家組多年的辛苦實(shí)踐和不斷完善的6J績(jì)效管理系統，是康普頓咨詢(xún)品牌產(chǎn)品，康普頓被業(yè)界稱(chēng)呼為績(jì)效管理專(zhuān)家?？灯疹D將易于既往的奉行以結果為導向的咨詢(xún)準則，通過(guò)不斷的實(shí)踐和完善為廣大客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的管理咨詢(xún)服務(wù)。

康普頓以其出色的專(zhuān)業(yè)能力、切實(shí)的解決路徑和務(wù)實(shí)的職業(yè)精神贏(yíng)得了眾多客戶(hù)、國際管理咨詢(xún)協(xié)會(huì )、以及全球合作伙伴的高度評價(jià)，同時(shí)在中國咨詢(xún)市場(chǎng)上也得到同行的高度認可。

康普頓(Arthur Holly Compton)教授是美國著(zhù)名的物理學(xué)家、“康普頓效應”的發(fā)現者。 1892年9月10日康普頓出生干俄亥俄州的伍斯特，1962年3月15日于加利福尼亞州的伯克利逝世，終年70歲。

康普頓出身于高級知識分子家庭，其父曾任伍斯特學(xué)院哲學(xué)救授兼院長(cháng)?？灯疹D的大哥卡爾(KarL)是普林斯頓大學(xué)物理系主任，后來(lái)成為麻省理工學(xué)院院長(cháng)，他是康普頓最親密的和最好的科學(xué)帶路人。

康普頓中學(xué)畢業(yè)后，升入伍斯特學(xué)院。該院具有悠久的歷史傳統，這對康普頓一生的事業(yè)具有決定性的影響。在這里，他所受的基礎教育，幾乎完全決定了他一生中對生活、科學(xué)的態(tài)度。在學(xué)院以外，康普頓熟悉許多感興趣的事物，諸如密執安的夏令營(yíng)、卡爾早期的科學(xué)實(shí)驗,等等。所有這些對康普頓以后的科學(xué)生涯也都超著(zhù)重要的作用。

1913年，康普頓從伍斯特學(xué)院畢業(yè)后，進(jìn)入普林斯頓大學(xué)深造,1914年取得碩士學(xué)位，1916年取得博士學(xué)位。他的博士學(xué)位論文起先由里查遜(O·W·Richardson)指導，后來(lái)在庫克(H·L·Cooke)指導下完成。取得哲學(xué)博士學(xué)位后，康普頓在明尼蘇達大學(xué)(1916—1917)擔任為期一年的物理學(xué)教學(xué)工作,隨后在賓夕法尼亞州的東匹茲堡威斯汀豪斯電氣和制造公司擔任兩年研究工程師。在此期間，康普頓為陸軍通訊兵發(fā)展航空儀器做了大量有獨創(chuàng )性的工作；并且還取得鈉汽燈設計的專(zhuān)利。后面這一項工作跟他以后在美國俄亥俄州克利夫蘭內拉帕克創(chuàng )辦熒光燈工業(yè)密切相關(guān)；在內拉帕克期間，他跟通用電氣公司的技術(shù)指導佐利·杰弗里斯(Zay Jeffries)密切配合，促進(jìn)了熒光燈工業(yè)的發(fā)展，使熒光燈的研制進(jìn)入最活躍的年代。

康普頓的科學(xué)家生涯是從研究X射線(xiàn)開(kāi)始的。早在大學(xué)學(xué)習時(shí)期,他在畢業(yè)論文中，就提出一個(gè)新的理論見(jiàn)解，其大意是：在晶體中X射線(xiàn)衍射的強度是與該晶體所含的原子中的電子分布有關(guān)。在威斯汀豪斯期間(1917——1919)；康普頓繼續從事X射線(xiàn)的研究。從1918年起，他在理論在獲得X射線(xiàn)吸收與和實(shí)驗兩方面研究了X射線(xiàn)的散射。散射數據之間的定量吻合之后，根據J·J·湯姆遜的經(jīng)典理論，康普頓提出了電子有限線(xiàn)度(半徑1.85×10-10”cm)的假設，說(shuō)明密度與散射角的觀(guān)察關(guān)系。這是個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)端，卻導致了后來(lái)形成的電子以及其它基本粒子的“康普頓波長(cháng)”概念。這個(gè)概念后來(lái)在他自己的X射線(xiàn)散射的量子理論以及量子電動(dòng)力學(xué)中都充分地得到了發(fā)展。

在這一時(shí)期他的第二項研究，是1917年在明尼蘇達大學(xué)跟奧斯瓦德·羅格利(Oswrald Rognley)一起開(kāi)始的，這就是關(guān)于決定磁化效應對磁晶體X射線(xiàn)反射的密度問(wèn)題。這項研究表明，電子軌道運動(dòng)對磁化效應不起作用。他認為鐵磁性是由于電子本身的固有特性所引起的，這是一個(gè)基本磁荷。這一看法的正確性后來(lái)由他在芝加哥大學(xué)指導的學(xué)生斯特思斯(J·C·Stearns)用實(shí)驗得出的結果作了更有力的證明。

第—次世界大戰后，1919至1920年間，康普頓到英國進(jìn)修，在劍橋卡文迪許實(shí)驗室從事研究。當時(shí)卡文迪許實(shí)驗室正處于最興旺發(fā)達的年代，許多年青有為的英國科學(xué)工作者從戰場(chǎng)轉到這里跟隨盧瑟福、J·J·湯姆遜進(jìn)行研究?？灯疹D認為它是一個(gè)最鼓舞人心的年代，在這段時(shí)間里他不僅限盧瑟福建立了關(guān)系；而且也得以與湯姆遜會(huì )面。當時(shí)，湯姆遜對他的研究能力給以高度的評價(jià)，這極大地鼓舞了康普頓，使他對自己的見(jiàn)解更加充滿(mǎn)信心?？灯疹D跟湯姆遜的友好關(guān)系二直保持到生命的最后一刻。

在劍橋期間，由于高壓X射線(xiàn)裝置不適用，康普頓便改用γ射線(xiàn)進(jìn)行散射實(shí)驗。這—實(shí)驗不僅證實(shí)格雷（T·A·Gray)其他科學(xué)家早期研究的結果，同時(shí)也為康普頓對X射線(xiàn)散射實(shí)驗作更深入的研究奠定了基礎。

之后，康普頓于1920年回到美國，在圣路易斯華盛頓大學(xué)擔任韋曼·克勞(Wayman Crow)講座教授兼物理系主任。在這里他作出了對他來(lái)說(shuō)是最偉大的一個(gè)發(fā)現。當時(shí)，康普頓把來(lái)自鉬靶的X射線(xiàn)投射到石墨上以觀(guān)測被散射后的x射線(xiàn)。他發(fā)現其中包含有兩種不同頻率的成分，一種頻率(或波長(cháng))和原來(lái)人射的X射線(xiàn)的頻率相同，而另一種則比原來(lái)人射的父射線(xiàn)的頻率小。這種頻率的改變和散射角有一定的關(guān)系。對于第一種不改變頻率的成分可用通常的波動(dòng)理論來(lái)說(shuō)明，因為根據光的波動(dòng)理論，散射不會(huì )改變入射光的頻率。而實(shí)驗中出現的、第二種頻率變小的成分卻令人費解，它無(wú)法用經(jīng)典的概念來(lái)說(shuō)明。面對這種實(shí)驗所觀(guān)測到的事實(shí)，康普頓于1923年提出了自己的解釋。他認為這種現象是由光量子和電子的相互碰撞引起的。光量子不僅具有能量，而且具有某些類(lèi)似力學(xué)意義的動(dòng)量，在碰撞過(guò)程中，光子把一部分能量傳遞給電子，減少了它的能量，因而也就降低了它的頻率。另外，根據碰撞粒子的能量和動(dòng)量守恒，可以導出頻率改變和散射角的依賴(lài)關(guān)系，這也就能很好地說(shuō)明了康普頓所觀(guān)測到的事實(shí)。這樣一來(lái)，人們不得不承認：光除了具有早巳熟知的波動(dòng)性以外，還具有粒子的性質(zhì)。這就說(shuō)明了一束光是由互相分離的若干粒子所組成的，這種粒子在許多方面表現出和通常物質(zhì)的粒子具有同樣的性質(zhì)?？灯疹D的這一科學(xué)研究成果，陸陸續續發(fā)表在許多期刊上。1926年他又把先后發(fā)表的論文綜合起來(lái)寫(xiě)成《 X射線(xiàn)與電子》一書(shū)。

1923年，康普頓接受了芝加哥大學(xué)物理學(xué)教授職位(R·A·密立根曾經(jīng)擔任過(guò)這一職位)，同邁克爾遜共事。在這里擔，他把自己的第一項研究定名為“康普頓效應”。由于他對“康普頓效應”的一系列實(shí)驗及其理論解釋?zhuān)虼伺c英國的A·T·R威爾遜一起分享了1927年度諾貝爾物理學(xué)獎金。這時(shí)他年僅35歲。同年，他被選為美國國立科學(xué)院院士，1929年成為C·H·斯威夫特(C·H·Svift)講座教授。

1930年，康普頓改變了自己的主要興趣，從研究X射線(xiàn)轉為研究宇宙射線(xiàn)。這是因為宇宙射線(xiàn)中的高能γ射線(xiàn)和電子的相互作用是“康普頓效應”的一個(gè)重要方面(今天，高能電子與低能光子相互作用的反康普頓效應是天文物理學(xué)的重要研究課題)。第二次世界大戰期間，許多物理學(xué)家都關(guān)心“鈾的問(wèn)題”，康普頓更不例外。1941年l1月6日，康普頓作為國立科學(xué)院鈾委員會(huì )主席，發(fā)表了一篇關(guān)于原子能的軍事潛力的報告，這篇報告促進(jìn)了核反應堆和原子彈的發(fā)展。勞倫斯在加利福尼亞大學(xué)發(fā)現钚，不久，曼哈頓工區冶金實(shí)驗室負責生產(chǎn)钚，這些方面的工作主要也是由康普頓和勞倫斯領(lǐng)導的。費米設計的第一個(gè)原子核鏈式反應堆，也曾受到康普頓的支持和鼓勵。

戰爭末期，康普頓接受了圣路易斯華盛頓大學(xué)校長(cháng)的職位。二五年前，在該校做出了最大的物理發(fā)現——“康普頓效應”。1954年，康普頓到了應從大學(xué)行政領(lǐng)導崗位上退休的年齡了。退休后，他繼續講學(xué)、教書(shū)并撰寫(xiě)著(zhù)作。在此期間他發(fā)表了《原子探索》一書(shū)。這是一部名著(zhù)，它完整而系統地匯集了戰爭期間曼哈頓計劃中所有同事的研究成果。

康普頓是世界最偉大的科學(xué)家之一。他所發(fā)現的“康普頓效應”是發(fā)展量子物理學(xué)的核心。他的這一發(fā)現為自己在偉大科學(xué)家的行列中取得了無(wú)可爭辯的地位。