光子与原子外层轨道电子作用时，光子交给轨道电子部分能量后，改变频率和方向散射，而轨道电子脱离原子轨道射出，这种现象叫作康普顿效应，也称为康普顿散射。入射光子以hv能量作用于原子外层电子，该电子吸收足够能量脱离原子轨道，与入射方成角射出，称为康普顿反冲电子，而入射光子损失部分能量后，改变频率和入射方向成角散射，称为散射光子。在康普顿效应中，入射光子与结合能较小的外出轨道电子相互作用，只有光子能量远大于外层电子的结合能时（约大于10000倍），才容易发生康普顿效应。