Comptonov učinek je prenos energije iz svetlobe in drugega elektromagnetnega sevanja, kot so rentgenski žarki in gama žarki, na stacionarne subatomske delce, kot so elektroni. Ta opazni učinek daje verodostojnost teoriji, da je svetloba sestavljena iz delcev, imenovanih fotoni. Prenesena energija je merljiva in interakcija je v skladu z zakoni ohranjanja energije. To pomeni, da je skupna energija fotona in elektrona pred trkom enaka skupni energiji dveh delcev po trku. Sekundarni in sorodni rezultat trka fotonov in elektronov je znan kot Comptonovo sipanje, ki ga opazimo kot spremembo smeri fotonov po trku in spremembo njihove valovne dolžine.
V začetku 20. stoletja je znani fizik Max Planck teoretiziral, da je elektromagnetna energija, kot sta vidna svetloba in druga sevanja, sestavljena iz posameznih paketov energije, imenovanih fotoni. Ti paketi naj bi bili nadalje brez mase, ampak bi imeli individualno naravo in bi se včasih obnašali podobno in si delili določene lastnosti z drugimi subatomskimi delci z opaznimi masami. Serija eksperimentov in izračunov je privedla do sprejetja te teorije, in ko je fizik Arthur Holly Compton leta 1923 opazil in zabeležil Comptonov učinek – sipanje elektronov zaradi njihove absorpcije energije iz fotonov, se je Planckova teorija še okrepila.
Comptonovo delo na pojavu, ki je postal znan kot Comptonov učinek, mu je kasneje prineslo Nobelovo nagrado za fiziko. Compton je opazil, da lahko fotoni predajajo energijo subatomskim delcem, kot so elektroni, zaradi česar se razpršijo ali odmaknejo od svojih prvotnih položajev. Pod določenimi pogoji lahko to povzroči, da se elektroni ločijo od njihovih matičnih molekul, jih ionizirajo ali spremenijo njihov neto električni naboj iz nevtralnega v pozitiven z odstranitvijo negativno nabitega elektrona.
Nadalje je opazil, da je foton po trku pokazal povečanje valovne dolžine, kar je neposredna posledica njegove izgube energije za elektron in povezano s kotom odklona pri njegovi spremembi smeri, kar je znano kot Comptonovo sipanje. Ta odnos je definiran z enačbo, znano kot Comptonova formula. Običajna analogija, ki se uporablja za razlago Comptonovega učinka, je udarec v skupino nepremičnih biljardnih žog s premikajočo se iztočnico. Iztočna žogica daje nekaj svoje energije drugim kroglam, ki se razpršijo, ko se biletna krogla premika v drugo smer z zmanjšano hitrostjo. Medtem ko ima svetloba konstantno hitrost, je zmanjšana hitrost bele krogle analogna nižjemu energijskemu stanju fotona po trku z elektronom, kar se kaže z daljšo valovno dolžino in ne z zmanjšano hitrostjo.