As nuvens de elétrons são a fonte da difração. E, um núcleo pesado, tendo grande densidade de elétrons (como o fósforo no DNA, veja abaixo), tem um efeito maior que um núcleo leve.

Um resumo de explicação de Max Perutz (que trabalhou na estrutura da hemoglobina com difração de raios-X e bioquímica, e ganhou o Prêmio Nobel em 1962): "Na difração tem-se forte intensidade onde os átomos estão posicionados ao longo de repetidos planos. A interferência mútua entre esses planos paralelos de cristal, bloqueiam e suspendem o feixe de luz, exceto em certos ângulos, mas, nestes ângulos, a reflexão dos planos num conjunto de planos deve ter causado isto... “

Imagine um feixe de luz de raio-x passando através de hélices perpendiculares ao longo de um eixo. O DNA esticado com milhões de fios paralelos, sob condições apropriadas, produz algo com características de um cristal, pelo menos o suficiente para um razoável padrão de difração. As hélices aparecem para o raio-x assim como os átomos estão posicionados em repetidos planos – os planos de zig e zag... o resultado, quando os raios atravessam o filme, é um evidente arranjo de pequenas manchas curtas horizontais que saem em diagonal a partir de um ponto central, formando algo com característica de X ou cruz de malta. O zig causa um braço da cruz, o zag, o outro. O ângulo exato da cruz é causado pelo ângulo do zig até o zag – isto é, pela inclinação da hélice.

O ângulo de 3.4 Å (angstrom) acontece por causa dos nucleotídeos – em particular o elemento mais forte neles, os átomos de fósforo – que se repete ao longo da hélice nesse intervalo. O fato de, no DNA, as bases serem empilhadas numa hélice, paralelas umas as outras, 34 Å (angstrom) de distância fazem o ângulo mais intenso.