აინშტაინის მოერ 1905 წელს ფოტოეფქტის ასახსნელად შემოთავაზებულმა ელექტრონების კონცენტრაციამ ექსპერიმენტული დასაბუთება ამერიკელი ფიზიკოსის ა.კომპტონის ცდებში ჰპოვა. კომპტონი სწავლობდა მოკლეტალღოვანი რენტგენული გამოსხივების დრეკად გაბნევას ნივთიერების თავისუფალ (ატომებთან სუსტად დაკავშირებულ) ელექტრონებზე. მის მიერ აღმოჩენილი გაბნეული გამოსხივების ტალღის სიგრძის გაზრდის ეფექტი, რომელსაც შემდგომში კომპტონის ეფექტი ეწოდა, არ თავსდებოდა ტალღური თეორიის ჩარჩოებში, რომლის მიხედვითაც გამოსხივების ტალღის სიგრძე გაბნევისას არ უნდა იზრდებოდეს. ტალღური თეორიის თანახმად, ელექტრონი სინათლის ტალღის პერიოდული ველის მოქმედებით ასრულებს იძულებით რხევას ამ ტალღის სიხშირეზე და ამიტომ გაბნეული ტალღებიც იგივე სიხშირის არიან.
ნახ. 1-ზე კომპტონის სქემაა მოცემული. λ0 ტალღის სიგრძის მონოქრომატული რენტგენული გამოსხივებაა, რომელიც რენტგენის R მილიდან გამოდის, ტყვიის დიაფრაგმების გავლით, ვიწრო კონის სახით მიემართება გამბნევ ნივთიერება-სამიზნეზე (გრაფიტი, ალუმინი). θ კუთხით გაბნეული გამოსხივების ანალიზი რენტგენული სხივების S სპექტოგრაფის საშუალებით ხდება, რომელშიც დიფრაქციული მესერის როლს მბრუნავ მაგიდაზე დამაგრებული K კრისტალი ასრულება. ცდა უჩვენებს, რომ გაბნეულ გამოსხივებაში დაიკვირვება ტალღის სიგრძის Δλ გადიდება, რომელიც გაბნევის θ კუთხეზეა დამოკიდებული:
სადაც Λ = 2,43·10–3 ნმ – ე.წ. კომპტონის ტალღის სიგრძეა, რომელის გამბნევის ნივთიერების თვისებებზე არ არის დამოკიდებული. გაბნეულ გამოსხივებაში λ ტალღის სიგრძის სპექტრული ხაზების გვერდით დაიკვირვება λ0 ტალღის სიგრძის წანაცვლებული ხაზი. წანაცვლებული და წაუნაცვლებელი ხაზების ინტენსივობათა ფარდობა გამბნევი ნივთიერების გვარობაზეა დამოკიდებული.
ნახ. 1.
კომპტონის ექსპერიმენტის სქემა
ნახ. 2-ზე გარკვეული კუთხით გაბნეული გამოსხივების სპეტრში ინტენსივობათა განაწილების მრუდებია წარმოდგენილი.
ნახ. 2.
გაბნეული გამოსხივების სპექტრი
კომპტონის ეფექტი გამოსხივების ბუნების კვანტური წარმოდგენების საფუძველზე 1923 წელს ერთმანეთისაგან დამოუკიდებლად კომპტონმა და დებაიმ ახსნეს. თუ, მივიღებთ, რომ გამოსხივება ფოტონების ნაკადს წარმოადგენს, მაშინ კომპტონის ეფექტი რემტგენული ფოტონების ნივთიერების ელექტრონებთან დრეკადი შეჯახების შედეგია. გამბნევი ნივთიერების მსუბუქ ატომებში ელექტრონები სუსტ კავშირშია ატომის ბირთვებთან, ამიტომ ისინი თავისუფლებად შეიძლება ჩაითვალონ. შეჯახების პროცესში ფოტონი ელექტრონს, შენახვის კანონების თანახმად, გადასცემს თავისi ენერგიისა და იმპულსის ნაწილს.
განვიხილოთ ორი ნაწილაკის დრეკადი შეჯახება - მოძრავი ფოტონი, რომელსაც E0 = hν0 ენერგია და p0 = hν0 / c იმპულსი აქვს და ელექტრონი, რომლის უძრაობის ენერგია 
ტოლია. ფოტონი ელექტრონთან დაჯახებისას იცვლის მოძრაობის მიმართულებას (გაიბნევა). გაბნევის შემდეგ ფოტონის იმპულსი p = hν / c-ს ტოლი ხდება, ხოლო მისი ენერგია კი E = hν < E0. ფოტონის ენერგიის შემცირება სიხშირის გადიდებას ნიშნავს. ელექტრონის ენერგია დაჯახების შემდეგ, რელატივისტური ფორმულის თანახმად ხდება 
ტოლი, სადაც pe – ელექტრონის მიერ მიღებული იმპულსია. შენახვის კანონი ჩაიწერება შემდეგი სახით
ან
იმპულსის შენახვის კანონი
კოსინუსების გამოყენებით შეიძლება გადაიწეროს სკალარული ფორმით (იხ. იმპულსების დიაგრამა ნახ. 3):
ნახ. 3.
უძრავ ელექტრონზე ფოტონის დრეკადი გაბნევის იმპულსების დიაგრამა
ენერგიისა და იმპულსის შენახვის კანონების ორი გამოსახულების საშუალებით, რამდენიმე გარდაქმნისა და pe სიდიდის გამორიცხვის შემდეგ შეიძლება მივიღოთ
mc2(ν0 – ν) = hν0ν(1 – cos θ).
სიხშირეებიდან ტალღის სიგრძეებზე გადასვლა 
გვაძლევს გამოსახულებას, რომელიც ექსპერიმენტულად მიღებულ კომპტონის ფორმულას ემთხვევა:
ამგვარად, ქვანტურ წარმოდგენებზე (წარმოდგენებზე) დაყრდნობით გაკეთებულმა თეორიულმა გათვლებმა ამომწურავად ახსნა კომპტონის ეფექტი და შესაძლებელი გახადა კომპტონის Λ ტალღის სიგრძის ფუნდამენტური მუდმივებით h, c და m-ით გამოსახვა:
რაგორც ცდამ უჩვენა, გაბნეულ გამოსხივებაში წანაცვლებული λ ტალღის სიგრძის ხაზის გვერდით დაიკვირვება წანაცვლებელი საწყისი λ0 ტალღის სიგრძით. ეს ფოტონების ნაწილის ატომებთან მყარად დაკავშირებულ ელექტრონთა ურთიერთქმედებით აიხსნება. ამ შემთხვევაში ფოტონი ენერგიასა და იმპულს მთელ ატომთან ცვლის. ატომის, ელექტრონთან შედარებით, დიდი მასის გამო ატომს ფოტონის ენერგიის მხოლოდ უმნიშვნელო ნაწილი გადაეცემა, ამიტომაც გაბნეული გამოსხივების λ ტალღის სიგრძე პრაქტიკულად არ განსხვავდება დაცემული გამოსხივების λ0 ტალღის სიგრძისაგან.