Еще одним эффектом, в котором проявляются корпускулярные свойства света, является эффект А. Комптона (1923 г.), заключающийся в изменении длины волны, рассеянного легкими атомами (парафин, графит, бор) рентгеновского излучения.
Схема опытов Комптона: монохроматические рентгеновские лучи, создаваемые рентгеновской трубкой А, проходят через диафрагмы Д и узким пучком направляются на легкое рассеивающее вещество В. Лучи, рассеянные на угол θ, регистрируются приемником рентгеновских лучей Пр. - рентгеновским спектрографом, в котором измеряется длина волны рассеянных рентгеновских лучей. Опыты Комптона показали, что длина волны λ’ рассеянного света больше длины волны λ падающего свежа, причем разность λ’ – λ зависит только от угла рассеяния θ:
- комптоновская длина волны, определяется массой исследуемого вещества.
Объяснение эффекта Комптона дано на основе квантовых представлений о природе света.
В легких атомах электроны слабо связаны с ядрами, поэтому электроны можно считать свободным. Тогда эффект Комптона - результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами. Для упругого столкновения выполняется закон сохранения энергии и закон сохранения импульса.
Закон сохранения энергии для эффекта Комптона (энергия системы до взаимодействия равняется энергия системы после взаимодействия)
где hν - энергия падающего фотона,
m0c - энергия покоящегося электрона,
hν’ - энергия рассеянного фотона,
hν + m0c - энергия до взаимодействия.
Закон сохранения импульса для эффекта Комптона:
- импульс падающего фотона;
р' - импульс электрона отдачи;
- импульс рассеянного фотона.
Масса релятивистской частицы
Энергия
(1)
(2)
Возведем в квадрат и учтем, что
(3)
Из (2) следует
(4)
Сравнивая (3) и (4) получим:
Умножим на 
и получим
Учтём
следовательно,
Корпускулярно-волновая двойственность свойств света
В таких опытах как интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия проявляются волновые свойства света и для описания света используются волновые характеристика: λ,ν. В эффектах квантовой оптики: тепловое излучение, фотоэффект, фотохимическое действие света, давление света, эффект Комптона, свет проявляет себя как частица и для его описания используются корпускулярные характеристики: масса, импульс. Развитие оптики, вся совокупность оптических явлений показали, что свойства непрерывности, характерные для электромагнитного поля световой волны не следует противопоставлять свойствам дискретности, характерным для фотонов. Свет имеет сложные корпускулярно-волновые свойства: обладает одновременно и волновыми и квантовыми свойствами - корпускулярно-волновая дуализм (двойственность) свойств света.
Связь корпускулярных и волновых свойств света отражают формулы для энергии, импульса, массы фотона:
Волновые свойства играют определенную роль в закономерностях распространения света, интерференции, дифракции, поляризации, а корпускулярные в процессах взаимодействия света с веществом. Чем больше λ(меньше ν), тем меньше р и Е фотона и тем труднее обнаружить квантовые свойства света (например, фотоэффект происходит только при hv>Aвыx). Чем меньше λ (больше ν), тем труднее обнаружить волновые свойства света. Например, рентгеновские лучи λ ~ 10-10 м дифрагируют только на кристаллической решетке Твердого тела.
Взаимосвязь между волновыми и корпускулярными свойствами света объясняют с помощью статических методов.
Волновые свойства присущи не только большой совокупности фотонов, но и каждому фотону в отдельности.
