Dùng giả thuyết hạt photon ánh sáng, ta có thể giải thích hiệu ứng quang điện và sự tạo thành tia X. Sau đó vào năm 1923, A. H. Compton thông báo về kết quả nghiên cứu tán xạ của tia X thì các nhà khoa học đã có cơ sở để giải thích bản chất hạt của ánh sáng.

Theo Compton, hạt lượng tử năng lượng của tia X khi va chạm vào các hạt khác cũng bị tán xạ giống như hạt electron. Ở đây sự tán xạ của hạt photon là sự thay đổi đường đi của chùm tia phôtôn khi gặp phải một môi trường có sự không đồng nhất về chiết suất với những khoảng cách mà chiết suất thay đổi gần bằng độ dài bước sóng photon. Thực ra sự tán xạ là sự lan truyền của sóng trong những môi trường có hằng số điện và hằng số từ thay đổi hỗn loạn, rất phức tạp nếu sử dụng các hệ phương trình Maxwell để giải và tìm chiết suất hiệu dụng của môi trường. Sự tán xạ có thể xem đơn giản như sự va chạm đàn hồi của các quả bóng trong một môi trường. Khi xem xét sự va chạm đó, định luật bảo toàn năng lượng và xung lượng vẫn được áp dụng.

Ví dụ ta có một lượng tử năng lượng của tia X, va chạm vào một electron đứng yên. Một phần năng lượng và xung lượng của tia X chuyển vào cho electron và sau khi tán xạ thì lượng tử năng lượng tán xạ (hạt hình thành sau tán xạ) có năng lượng và xung lượng nhỏ hơn của lượng tử năng lượng ban đầu (tia X). Vì năng lượng của lượng tử tán xạ nhỏ hơn năng lượng của lượng tử ban đầu nên tần số của lượng tử tán xạ nhỏ hơn tần số của lượng tử ban đầu và khi đó bước sóng của lượng tử tán xạ lại lớn hơn bước sóng của lượng tử ban đầu.