按照运动学理论，衍射强度的计算极为简便，可将透过晶体的入射束强度视为不变，单纯地叠加各体元中物质对衍射的贡献。由于在通常实验条件下小晶体的X 射线衍射强度甚小，运动学理论不失为一种良好的近似。在晶体结构分析中应用的衍射理论多半局限于运动学理论的范畴。

按照贝特－劳厄的表述，波动方程在周期介质中的解可以表示为布洛赫波（或波场），即一组受周期调制的平面波的叠加 这里的波矢满足衍射条件，即kG=k0+G（G为倒易点阵矢量）。当入射束接近满足布喇格方程时，上式中只剩下对应于折射束和衍射束两项，即双束近似 将这个解代入波动方程，即可求出波矢所满足的色散关系。用图像来表示, k0与kG的始端由衍射条件联结在一起，称为联结点，而其轨迹为色散面。在布里渊区边界处附近色散面分为两支(近似的为双叶旋转双曲面)。这样，布洛赫波也分解为两支，其波矢的大小和方向均略有差异（如果考虑电磁波有两个偏振态，则布洛赫波应分为四支）。其中一支布洛赫波的波节近似与原子位置复合，而另一支则其波腹近似与原子位置重合。显然前者吸收甚弱，而后者吸收较强。因此在接近满足布喇格条件时，有一支布洛赫波可以接近于无吸收地透过较厚的晶体，这就是G.博曼首先在实验中发现的异常透射效应。另一个重要的动力学效应，是衍衬干涉条纹。这也是不难理解的，当布洛赫波到达出射面，两支k0的波重新组合成透射束，而两支kG的波组合成衍射束。由于相近波矢的干涉效应，其结果和一组耦合摆类似，能量会在透射束与衍射束之间来回摆动，厄瓦耳称之为摆动解。上述的平面波解对于电子衍射是合适的，因为入射束发散度约10-3弧度,远小于反射曲线宽度(约10-2弧度)；但对于X射线就不适用,因为此时发散度的绝对值虽更小一些（约5×10-4弧度），但却远大于相应的反射曲线宽度（约10-5弧度）。为此,加藤范夫发展了球面波衍射理论，即将入射束按波矢方向作傅里叶展开，成为很多平面波的叠加,而每一平面波在晶体中产生一组波场。这样,一片色散面上所有联结点同时被激发，使波场充斥于以入射束与衍射束为边界的扇形区内。这就造成了诠释 X射线形貌像的复杂性。 　值得注意，达尔文所首创的物理光学方法在近年来又得到了复兴。50年代中叶以后，电子衍衬像在晶体缺陷观测中积累了大量资料。为了对它进行诠释，A.豪伊与M.J.惠兰重新将达尔文方法应用于双束电子衍射的场合，用一组耦合的常微分方程(豪伊－惠兰方程组)来取代递推公式；再根据缺陷应力场的情况具体算出各类缺陷的衍衬像，相当成功。A.K.黑德等进一步发展了缺陷衍衬像的计算机模拟。高木佐知夫更普遍地探讨了畸变晶体的动力学衍射理论，考虑到布喇格角较大和非平面波入射的情况；他所导出的一组耦合的偏微分方程（高木方程组）在诠释X 射线形貌像中发挥了重要作用，也发展了计算机模拟像的工作。50年代中J.M.考利与A.F.穆迪应用物理光学的方法来处理多束的电子衍射和成像问题,发展了多片层方法:即将薄晶体划分为一叠平行于表面的许多片层，每一片层相当于一个两维位相与振幅光栅,使德布罗意波通过后产生相位与振幅的变化;至于波在片层之间的传播则是通过菲涅耳衍射来实现的，可以套用傅里叶光学中的一些方法。多片层方法已经成为计算电子显微镜点阵像的理论基础。