X射線具有波粒二象性。從粒子性質的角度來看,單個粒子與物質之間的相互作用是一個隨機事件。當光子通過物質時,它們要么作用并消失,要么作用并轉化為另一種能量的光子,要么不受任何作用而通過。從波的角度來看,X射線具有投影、反射、折射、衍射、相干和非相干散射等光學財產。從宏觀角度來看,X射線與物質之間的相互作用可以用物質對X射線的復折射率來表示,相位因子與物質的相移截面有關,吸收因子與物質對射線的線性衰減系數有關。當X射線穿過物體時,由于相位因子的影響,X射線會發生相移。當X射線穿過物體時,其波前發生變化,導致X射線傳播方向發生變化。因此,可以通過測量折射角來逆推相位因子,這也是相位對比成像的基本思想。復折射率可以通過測量線性衰減系數來計算。當X射線從一種介質入射到另一種介質時,X射線的折射角也很小,因為在沒有吸收的情況下,相位因子很小。