阿瑟·霍利·康普顿研究在明尼苏达大学任教的两年多时间里，康普顿完成了两项很有意义的工作，一项是提出电子半径为厘米的假设，用以解释他用实验所确定的x射线强度与散射角的关系；另一项是确定了磁性晶体的磁化效应，并科学地预言了铁磁性起源于电子的内禀磁矩，后为他的学生于1930年证实康普顿最重大的贡献是康普顿效应及解释．1919～1920年间，康普顿去英国在汤姆逊和卢瑟福的指导下以访问学者的身份在卡文迪什实验室工作，他进行了γ射线的散射实验，发现用经典理论无法解释实验结果．回国后他用单色x射线和布喇格晶体光谱仪作实验，通过从不同角度在靶周围测量散射互射线波长，发现散射波中含有波长增大的波，该现象就是著名的康普顿效应．康普顿指出：散射应遵从能量守恒和动量守恒定律，出射X射线波长变长证明了X射线光子带有量子化动量．1922年，他采用单个光子和自由电子的简单碰撞理论，对这个效应做出了满意的理论解释

康普顿效应是近代物理学的一大发现，它进一步证实了爱因斯坦的光子理论，揭示出光的二象性，从而导致了近代量子物理学的诞生和发展；另一方面康普顿效应也阐明了电磁辐射与物质相互作用的基本规律．因此，无论从理论或实验上，它都具有极其深远的意义．康普顿因此获得1927年度诺贝尔物理学奖

康普顿的学生.中国物理学家吴有训曾在康普顿实验室里学习和实验，也取得了成就，排除了学术界对康普顿理论的异议，为康普顿的工作做出了宝贵的、不可多得的贡献

1930～1940年这10年中，康普顿致力于宇宙线的研究，发现了逆康普顿效应．该效应在天体物理中有重要意义

康普顿的主要著作有：《X射线和电子》和《X射线的理论和实验》

康普顿曾任美国物理学会主席（1934）、美国科学工作者协会主席（1939～1940）、美国科学发展协会主席（1942）

1962年3月15日因患脑溢血在加利福尼亚州伯克利逝世

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