Почему рентгеновские лучи могут беспрепятственно проходить через тело человека, а оптические волны — нет, поскольку они рассеиваются и поглощаются?

Ну, отправной точкой является то, что взаимодействие света и материи — это огромная область физики. Даже если мы сосредоточимся только на определенном виде излучения, эффекты, которые оно может производить, весьма разнообразны, в зависимости от элементов, с которыми взаимодействует, и от того, как они сочетаются друг с другом (например, являются ли они свободными атомами или связаны вместе, образуя молекулы или твердые вещества). Теперь мы можем сказать, что интенсивность пучка монохроматических волн, который сталкивается с объектом шириной L, падает экспоненциально по мере того, как он пересекает этот объект,

$$I(x)=I_oe^{-\eta x}$$ где x — расстояние, пройденное лучом, а $\eta$называется коэффициентом поглощения, который заключает в себе сам механизм взаимодействия, поэтому он различен для рентгеновских лучей и видимого света. Теперь мы можем грубо сказать, что когда луч видимого света взаимодействует с тканями человеческого тела, $\eta$имеет достаточно большую величину, чтобы свет полностью поглощался и частично переизлучался за несколько нанометров (миллиардных долей метра). Однако, когда мы говорим о рентгеновских лучах, они в тысячи раз более энергичны, чем видимый свет, из-за соотношения энергия-частота, которое $$E=h\nu =h\frac{c}{\lambda}$$ Таким образом, чем короче длина волны, тем выше энергия фотона. Помните, что все виды электромагнитных волн имеют квантово-механическое описание, основанное на фотонах, которые представляют собой кванты энергии, переносимые электромагнитным полем, но тем не менее. Возвращаясь к рентгеновским лучам, их энергия достаточно высока, чтобы проходить через ткани тела, не поглощаясь; это потому, что энергия рентгеновских лучей порядка атомных уровней самых тяжелых элементов, которые едва ли присутствуют в здоровом теле. Большинство тканей человека состоит из легких элементов, таких как углерод, кислород, водород и т. д., которые вряд ли могут поглотить Х-фотон. Таким образом, они могут свободно пересекать тело повсюду, кроме тканей, таких как кости, состоящие из элементов, которые могут «легко» поглощать X-фотон.