“光量子”假说在解释光电效应上取得了成功，但并没有说服当时大多数物理学家。直到1932年美国物理学家康普顿发现了X射线被电子散射时出现的奇异现象：X射线被电子散射后，波长有增大的现象，这就是所谓的“康普顿效应”。这种现象与经典电动力学是相矛盾的。

实验装置图：经过光栅射出一束单色X射线为散射物质所散射，散射线波长用布拉格晶体的反射来测量。

晴朗的天空为什么是蓝色呢？旭日和落日的天空却是红彤彤的呢？这是大气中的分子会对日光产生明显的散射，而这些被散射后的光线从四面八方进入了我们的眼睛。如果没有大气，空中没有散射光，则天空的背景应该是黑的，这就是宇航员在大气层外和月球上所见到的现象。

太阳光被地球大气层散射示意图

当散射体的尺寸小于波长时，不同波长的光散射情况不同，实验和理论研究表明：散射光强与入射光波长的四次方成反比，这就是所谓的“瑞利散射”。晴朗的天空呈现蓝色，这是因为白光中短波成分散射较强，因而在偏离太阳直射方向（散射光）蓝紫色的成分要比红黄色的成分要多；朝霞和晚霞之所以是红色，那是由于早晚太阳光斜射向地面，阳光经历的大气层厚度要比正午时分厚的多，因而日光中的短波部分在大气层中沿路被大量散射掉，沿原路前进的主要是其中长波部分。

清晨看到的朝霞就是由于太阳光与大气分子发生瑞利散射

根据经典电磁理论：入射光与带电粒子相互作用，带电粒子在入射光的激发下做受迫振动，发出电磁波。这是共振吸收和再发射的过程，带电粒子受迫振动频率等于入射光波的频率，因此散射波（带电粒子振动发射的电磁波）的频率同样为入射光波的频率。散射光的波长与入射波的波长应该是相等的。

显然，康普顿的电子散射实验无法使用经典理论解释，但是却很容易用光量子理论加以解释。