X射線的本質，就是電磁波，只是能量比較高，波長比紫外線還要短。電磁波已經在我們的宇宙當中飄蕩了百億年之久，包括可見光，也都是電磁波。除了可見光之外，人們完全可以猜想，在某個頻率或者波段，一定存在著某種未知的電磁波。19世紀，克魯克斯發明了帶高壓電極的玻璃真空管，並首次觀察到了底片感光；特斯拉同樣發現克魯克斯真空管發出的連續輻射，還提醒人們注意有害；赫茲在驗證電磁波實驗中，也發現某種電磁波穿透能力很強，一些金屬箔根本擋不住。他們當時認為是所謂的“陰極射線”，並沒意識到它的重要性。德國物理學家倫琴，在1895年研究了“陰極射線”的真實身份。意外地發現這種射線具有極強的穿透能力，不僅可以讓熒光屏發光，還可以穿過底片的層層包裹，即使是15毫米的鋁板也不在話下，這顯然和人們常說的“陰極射線”並不相同。倫琴用這種神秘射線，給他的夫人拍了一張獨特的“照片”，底片上清晰可見夫人的手骨以及他們的結婚戒指。倫琴立刻意識到，利用這個射線，可以不需要透過解剖就可以清楚地看到人體內部的結構，並把這種“未知”射線命名為“X射線”，因為X代表未知數。1901年，第一屆諾貝爾物理學獎授予了倫琴。
為了驗證X射線的波動特徵，需要發現它是否具有波的衍射、干涉等現象。德國科學家勞厄，發現自然界的晶體原子間距可能和x射線波長相當，如果晶體中原子間隙合適，就可以作為X射線的光柵，實現X電磁波的衍射效應。1912年，勞厄用X射線穿透硫化鋅晶體薄片，得到了照相底片上規則排列的衍射斑點，證明了X射線的波動性。後來在布拉格父子的努力下，建立起來了X射線晶體衍射理論，三人因此獲得1915年諾貝爾物理學獎。X射線衍射技術對科學的發展起到了非常巨大的推動作用，比如著名的DNA雙螺旋結構就是如此解析出來的。
對於一束X射線打入到材料內部，主要發生的過程，就是和原子中的電子發生能量交換。例如，X射線可以直接把外層的電子打出來，形成所謂光電子，這就是光電效應（x射線進去，電子出來）。也可以直接被原子中的電子發生散射，能量和動量相應變化（x射線進去，不同波長x射線出來）；更高能量的x射線，可以直接把內層的電子打出來，形成光電子。同時，外層的電子會填充到內層，同時發出特徵輻射（x射線進去，電子和光子出來）。第一種可以測量材料中電子的能量-動量分佈，第二種可以標定材料中電子濃度分佈和動力學性質（即x射線衍射或散射），第三種可以標定原子/元素的型別（不同原子能級差出來的光子能量不一樣）。無論是哪個過程，都是和原子內部的電子發生相互作用，這是因為x射線是一種高能電磁波。因此，對於x射線散射而言，其散射截面大小，直接和原子裡面電子數目有關。原子序數越大，電子數目越多，散射截面就越大，x射線對元素解析度就越好。對於輕元素，比如氫，x射線散射截面很小，探測起來非常困難。
對於電弧光而言，本質上就是電子流。裡面含有大量的電子，所以，x射線肯定會與之相互作用。不過其中電子的密度，可能低於原子內部電子的密度，而且因為電子的分佈，並不像固體中原子那麼規則，所以，x射線即使和電弧發生相互作用，但是其散射也是雜亂無章的，測量出來的訊號也難以分辨。
X射線的本質，就是電磁波，只是能量比較高，波長比紫外線還要短。電磁波已經在我們的宇宙當中飄蕩了百億年之久，包括可見光，也都是電磁波。除了可見光之外，人們完全可以猜想，在某個頻率或者波段，一定存在著某種未知的電磁波。19世紀，克魯克斯發明了帶高壓電極的玻璃真空管，並首次觀察到了底片感光；特斯拉同樣發現克魯克斯真空管發出的連續輻射，還提醒人們注意有害；赫茲在驗證電磁波實驗中，也發現某種電磁波穿透能力很強，一些金屬箔根本擋不住。他們當時認為是所謂的“陰極射線”，並沒意識到它的重要性。德國物理學家倫琴，在1895年研究了“陰極射線”的真實身份。意外地發現這種射線具有極強的穿透能力，不僅可以讓熒光屏發光，還可以穿過底片的層層包裹，即使是15毫米的鋁板也不在話下，這顯然和人們常說的“陰極射線”並不相同。倫琴用這種神秘射線，給他的夫人拍了一張獨特的“照片”，底片上清晰可見夫人的手骨以及他們的結婚戒指。倫琴立刻意識到，利用這個射線，可以不需要透過解剖就可以清楚地看到人體內部的結構，並把這種“未知”射線命名為“X射線”，因為X代表未知數。1901年，第一屆諾貝爾物理學獎授予了倫琴。
為了驗證X射線的波動特徵，需要發現它是否具有波的衍射、干涉等現象。德國科學家勞厄，發現自然界的晶體原子間距可能和x射線波長相當，如果晶體中原子間隙合適，就可以作為X射線的光柵，實現X電磁波的衍射效應。1912年，勞厄用X射線穿透硫化鋅晶體薄片，得到了照相底片上規則排列的衍射斑點，證明了X射線的波動性。後來在布拉格父子的努力下，建立起來了X射線晶體衍射理論，三人因此獲得1915年諾貝爾物理學獎。X射線衍射技術對科學的發展起到了非常巨大的推動作用，比如著名的DNA雙螺旋結構就是如此解析出來的。
對於一束X射線打入到材料內部，主要發生的過程，就是和原子中的電子發生能量交換。例如，X射線可以直接把外層的電子打出來，形成所謂光電子，這就是光電效應（x射線進去，電子出來）。也可以直接被原子中的電子發生散射，能量和動量相應變化（x射線進去，不同波長x射線出來）；更高能量的x射線，可以直接把內層的電子打出來，形成光電子。同時，外層的電子會填充到內層，同時發出特徵輻射（x射線進去，電子和光子出來）。第一種可以測量材料中電子的能量-動量分佈，第二種可以標定材料中電子濃度分佈和動力學性質（即x射線衍射或散射），第三種可以標定原子/元素的型別（不同原子能級差出來的光子能量不一樣）。無論是哪個過程，都是和原子內部的電子發生相互作用，這是因為x射線是一種高能電磁波。因此，對於x射線散射而言，其散射截面大小，直接和原子裡面電子數目有關。原子序數越大，電子數目越多，散射截面就越大，x射線對元素解析度就越好。對於輕元素，比如氫，x射線散射截面很小，探測起來非常困難。
對於電弧光而言，本質上就是電子流。裡面含有大量的電子，所以，x射線肯定會與之相互作用。不過其中電子的密度，可能低於原子內部電子的密度，而且因為電子的分佈，並不像固體中原子那麼規則，所以，x射線即使和電弧發生相互作用，但是其散射也是雜亂無章的，測量出來的訊號也難以分辨。