Эффе́кт Ко́мптона (комптоновское рассеяние), рассеяние жёсткого (коротковолнового) электромагнитного излучения на свободных заряженных частицах, сопровождающееся изменением длины волны рассеянного излучения. Открыт А. Комптоном в 1922 г. при рассеянии жёстких рентгеновских лучей в графите, атомные электроны которого, рассеивающие излучение, могут с хорошей точностью рассматриваться как свободные (поскольку частота рентгеновских лучей намного превосходит характерные частоты движения электронов в лёгких атомах). Согласно измерениям Комптона, первоначальная длина волны рентгеновского излучения $λ_0$ при рассеянии его на угол $\theta$ увеличивалась и оказывалась равной $$λ'=λ_0+λ_C (1-\cos \theta) \tag 1$$ где $λ_C$ – постоянная для всех веществ величина, названная комптоновской длиной волны электрона. Более часто употребляется величина $\bar\lambda_C = λ/2π=3,86159268·10^{–11}$ см. Эффект Комптона резко противоречит классической волновой теории света, согласно которой длина волны электромагнитного излучения не должна меняться при его рассеянии на свободных электронах. Поэтому открытие эффекта Комптона явилось одним из важнейших фактов, указавших на двойственную природу света. Объяснение эффекта, данное Комптоном и, независимо от него, П. Дебаем, заключается в том, что $\gamma$-квант с энергией $ℰ=ℏω$ и импульсом $\boldsymbol p=ℏ \boldsymbol k$, сталкиваясь с электроном, передаёт ему в зависимости от угла рассеяния часть своей энергии ($\hbar$ – постоянная Планка, $\omega$ – циклическая частота электромагнитной волны, $\boldsymbol k$ – её волновой вектор $\boldsymbol{|k|}=\omega/c$, связанный с длиной волны соотношением $\lambda= 2\pi / \boldsymbol {|k|}$). Согласно законам сохранения энергии и импульса, энергия $γ$-кванта, рассеянного на покоящемся электроне, равна $$ℰ'=\frac{ℰ}{1+ℰ/mc^2(1-\cos \theta)} \tag 2$$что полностью соответствует длине волны рассеянного излучения $λ'$. При этом комптоновская длина волны электрона выражается через фундаментальные постоянные: массу электрона $m_e$, скорость света $с$ и постоянную Планка $\hbar:\bar\lambda_C=\hbar/m_ec$. Первым качественным подтверждением такой интерпретации эффекта Комптона было наблюдение в 1923 г. Ч. Т. Р. Вильсоном электронов отдачи при облучении воздуха рентгеновскими лучами в изобретённой им камере. Подробные количественные исследования эффекта Комптона были проведены Д. В. Скобельцыным, использовавшим в качестве источника $γ$-квантов высоких энергий радиоактивный препарат $RaC (214Bi)$, а в качестве детектора – камеру Вильсона, помещённую в магнитное поле. Данные Скобельцына были в дальнейшем использованы для проверки квантовой электродинамики. В результате этой проверки шведский физик О. Клейн, японский физик Нисина Ёсио и И. Е. Тамм установили, что эффективное сечение эффекта Комптона убывает с ростом энергии $γ$-квантов (т. е. с уменьшением длины волны электромагнитного излучения), а при длинах волн, значительно превышающих комптоновскую, стремится к пределу $\sigma_T=(8\pi/3)r_e^2=0, 6652459\cdot 10^{24}$ см², указанному Дж. Дж. Томсоном на основе волновой теории ($r_e=e^2/m_ec^2$ – классический радиус электрона).

Эффект Комптона наблюдается при рассеянии $γ$-квантов не только на электронах, но и на других частицах с большей массой, однако эффективное сечение при этом на несколько порядков меньше.

В случае когда $γ$-квант рассеивается не на покоящемся, а на движущемся (в особенности на релятивистском) электроне, возможна передача энергии от электрона $γ$ - кванту. Это явление называют обратным эффектом Комптона.

Эффект Комптона, наряду с фотоэффектом и рождением электрон-позитронных пар, является основным механизмом поглощения жёсткого электромагнитного излучения в веществе. Относительная роль этого эффекта зависит от атомного номера элемента и энергии
 $γ$ - квантов. В свинце, например, эффект даёт основной вклад в потерю фотонов в области энергий 0,5  –  5 МэВ, в алюминии – в диапазоне 0,05  –  15 МэВ (рисунок). В этой области энергий комптоновское рассеяние используется для детектирования $γ$ - квантов и измерения их энергии.

Зависимость коэффициента полного поглощения гамма-излучения в свинце (Pb) и алюминии (Al) от энергии гамма-квантов (сплошные кривые). Штриховые линии – отдельные вклады, вносимые фотоэффектом, эффектом Комптона и рождением электрон-позитронных пар в свинце. Поглощение за счёт фотоэффекта в алюминии в представленных областях энергии пренебрежимо мало.Зависимость коэффициента полного поглощения гамма-излучения в свинце (Pb) и алюминии (Al) от энергии гамма-квантов (сплошные кривые). Штриховые линии – отдельные вклады, вносимые фотоэффектом, эффектом Комптона и рождением электрон-позитронных пар в свинце. Поглощение за счёт фотоэффекта в алюминии в представленных областях энергии пренебрежимо мало.Важную роль эффект Комптона играет в астрофизике и космологии. Например, он определяет процесс переноса энергии фотонами из центральных областей звёзд (где происходят термоядерные реакции) к их поверхности, т. е. в конечном счёте светимость звёзд и темп их эволюции. Световое давление, вызываемое рассеянием, определяет критическую светимость звёзд, начиная с которой оболочка звезды начинает расширяться.

В ранней расширяющейся Вселенной комптоновское рассеяние поддерживало равновесную температуру между веществом и излучением в горячей плазме из протонов и электронов вплоть до образования из этих частиц атомов водорода. Благодаря этому угловая анизотропия реликтового излучения даёт информацию о первичных флуктуациях вещества, приводящих к образованию крупномасштабной структуры Вселенной. Обратным эффектом Комптона объясняют существование рентгеновской компоненты фонового галактического излучения и $γ$ -излучения некоторых космических источников. При прохождении реликтового излучения через облака горячего газа в далёких галактиках благодаря обратному эффекту Комптона возникают искажения в спектре реликтового излучения, дающие важную информацию о Вселенной (эффект Сюняева – Зельдовича).

Обратный эффект Комптона позволяет получать квазимонохроматические пучки $γ$ - квантов высокой энергии путём рассеяния лазерного излучения на встречном пучке ускоренных ультрарелятивистских электронов. В некоторых случаях обратный эффект Комптона препятствует осуществлению термоядерных реакций синтеза в земных условиях.