Thực tế, khi photon gặp các vật chất, không những hướng đi của nó thay đổi mà có thể cả năng lượng thay đổi (giảm bởi hiện tượng hấp thụ hay tăng bởi hiện tượng bức xạ). Lúc đó cùng xảy ra tán xạ thuần túy và hấp thụ/bức xạ thuần túy.
x<1/10, quá trình tán xạ là tán xạ Rayleigh không phụ thuộc hình dáng của vật thể tán xạ, với hệ số tán xạ tỷ lệ với nghịch đảo của bước sóng mũ bốn (bước sóng càng ngắn thì tán xạ càng mạnh).
1/10<x<10, quá trình tán xạ phụ thuộc vào hình dáng và vật liệu của vật thể. Nếu vật thể có hình cầu, quá trình tán xạ là tán xạ Mie.
x>10, có thể sử dụng quang hình để mô tả quá trình tán xạ. Xem ví dụ về áp dụng quang hình để giải thích cầu vồng.
Trong các thí nghiệm tán xạ của vật lý hạt, người ta bắn các chùm hạt (thường là electron, proton hay neutron) vào một mẫu vật liệu và đếm số lượng hạt bay ra tại các hướng khác nhau. Sự phân bố các hạt bay ra theo hướng sẽ cho biết thông tin về tương tác giữa mẫu vật liệu và các hạt bắn vào.
Lý thuyết tán xạ đã được phát triển để nghiên cứu hiện tượng này. Lý thuyết dùng các dữ kiện quỹ đạo bay của các hạt (trong hệ quy chiếu gắn với mẫu bị bắn) để tiên đoán phân bố của hạt bay ra theo mật độ (số hạt trên diện tích mặt cắt) của các hạt bay vào.
