Почему рентгеновские лучи проходят сквозь вещи?

Вы должны различать, какие взаимодействия имеют место, когда электромагнитное излучение проходит через твердое тело и взаимодействует с ним.

В Википедии есть хороший график , показывающий диэлектрическую реакцию твердых тел для разных длин волн/частот.

По сути, по мере того, как частота становится выше, длина волны становится короче, и молекулы или атомы больше не могут следовать движущей силе, передаваемой электромагнитной волной. Поэтому на этой картинке действительная часть показателя преломления приходится на$1$, а мнимая часть, приводящая к оптическим потерям или поглощению, идет на$0$.

Свет состоит из большого ансамбля фотонов, а фотоны — это квантовомеханические элементарные частицы. Материя состоит из атомов и молекул, которые имеют небольшие размеры и находятся в квантово-механическом диапазоне.

Квантово-механический «размер области взаимодействия» определяется соотношением неопределенностей Гейзенберга. Несмотря на то, что фотон является элементарной частицей с нулевой массой, его импульс определяется выражением

Когда электромагнитная волна падает на твердое тело, каждый отдельный фотон будет взаимодействовать/рассеиваться с атомом или молекулой на своем пути.

Принцип неопределенности Гейзенберга гласит, что если фотон имеет импульс p

его положение x неопределенно из-за объема, ограниченного HUP.

Неопределенность положения фотона обратно пропорциональна длине волны. Если$\lambda$велика вероятность того, что фотон будет существовать в большом измерении x, чтобы выполнить HUP.

Можно думать об объеме, определяемом HUP, как о мере того, насколько «велик» фотон. Чем меньше длина волны, тем более «точечным» будет взаимодействие фотона.

Для оптических частот большой$\lambda$с, это расстояние складывается из огромного количества атомов и молекул на своем пути, и вероятность того, что фотон, а значит, и электромагнитная волна, построенная из фотонов, будут взаимодействовать, практически равна 1.

Для рентгена (предел HUP)$\sf \Delta x$становится меньше, чем расстояния между решеточными расстояниями атомов и молекул, и фотон будет взаимодействовать, только если встретит их на своем пути, потому что большая часть объема пуста от мишеней для рентгеновских длин волн фотона.