Поглинання фотонів речовиною в основному відбувається за рахунок трьох процесів: фотоефекту, комптон-ефекту та народження електронно-позитронних пар у кулонівському полі ядра.
Відповідно до спеціальної теорії відносності Ейнштейна, якщо досить сильно зіткнути два фотона разом, утворюється матерія: пара електрон – позитрон. Тепер фізики отримали експериментальне підтвердження цього.
Фотоефектом називається процес, при якому атом поглинає фотон та випускає електрон. У цьому процесі фотон взаємодіє зі зв'язаним в атомі електроном та передає йому свою енергію. Електрон отримує кінетичну енергію Ті і залишає атом, а атом залишається у збудженому стані.