X射线具有波粒二象性，从粒子性来看单个粒子与物质的相互作用是一个随机事件。光子穿过物质的时候，要么发生作用消失要么发作用转换成为另一能量的光子，要么不发生任何作用而穿过。从波动性的角度看，X射线具有投射、反射、折射、衍射、相干和不相干散射的光学性质。从宏观上看X射线与物质的相互作用可以用物质对X射线的复折射率来表示，相位因子与物质的相移截面有关，吸收因子与物质对射线的线性衰减系数有关。当X射线穿过物体的时候，由于相位因子的作用会引起X射线发生相移。当X射线穿过物体后，其波阵面发生变化从而引起X射线传播方向发生变化。因此可以通过测量折射角反推出相位因子，这也是相衬成像的基本思路。对线性衰减系数的测量而得到的值，即可计算出复折射率。当X射线从介质入射到另一介质，在无吸收的情况下由于相位因子小，因此X射线的折射角也非常小。
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