Elektromagnetisk stråling udbreder sig i vakuum med lysets fart:
Energien af en foton med frekvensen
er givet ved:
Et atom kan ændre energitilstand ved at emmitere eller absobere en foton. Atomets laveste energitilstand kaldes grundtilstanden og nummereres med nummer 1. Alle andre tilstande kaldes for exiterede tilstande og nummeres fortløbende med naturlige tal.
Energien der enten bliver udsendt eller absorberet er givet ved fotonets frekvens på følgende måde:
Ved nedbremsning af elektroner i et materiale kan der udsendes røntgenstråling med maximal frekvens og minimal bølgelængde
når elektronernes kinetiske energi
:
Når elektroner løsrives af stråling med frekvensen fra et metal med løsrivelsesarbejde
er
den maksimale kinetiske energi elektronerne kan have og udregnes på følgende måde:
Braggs ligning
Når røntgenstråling rammer et krystal vil der blive dannet konstruktiv interferens i de retninger som danner vinklerne med gitterpladerne.
er afstanden mellem gitterpladerne.