射線射入晶體使晶體中原子的電子發生週期性振動,並向周圍空間發出電磁波,即次生!射線,從而引起散射.散射能力的大小與原子序和方向有關,原子序數大的原子具有較多的電子,散射能力強；在!射線入射的方向上散射能力強

用X射線來探測晶體結構的手段叫做X射線衍射。因此如果我們知道了X射線的概念和衍射的概念就可以理解X射線衍射為什麼能夠作為一種探測晶體結構的手段。

光或者更廣泛地說，電磁波的衍射本質上是由於電磁波在透過物質時受到物質原子的散射造成的。散射後的電磁波相關干涉，由於有相位差的區別便會造成兩束合成光的強弱區別：有的地方訊號強，有的地方訊號弱。基本的圖象如圖1所示。

圖1. 布拉格衍射

由晶體造成的對電磁波的衍射叫做布拉格衍射，其基本的規律用布拉格公式描述：2dsinθ = nλ。可以發現如果對於某一個特定的角度，兩束電磁波的相位剛好相差其波長的整數倍，則我們可以在衍射之後得到一個衍射斑點。如果我們能對晶體在不同角度照射電磁波，便可以得到其所有的衍射斑點，逆推回去便可以得知相應晶體的晶體結構。

圖2. 英國物理學家布拉格

電磁波的種類有那麼多種，可見光、紫外、紅外、無線波段，為什麼要選用X射線來研究晶體結構呢？因為衍射不僅要求是單一頻率的波，而且其波長必須可以和造成衍射的物質尺寸相比擬，不能太大也不能太小。

典型的晶體結構中原子之間的間距在0.1埃的量級，而對應於這個波長量級的電磁波就是X射線。因此X射線便擔任起了研究晶體結構的重任。

圖3. X射線照射蛋白質得到的衍射圖樣

一.X射線晶體衍射現象的發現

1912年德國科學家勞厄發現了X射線晶體衍射現象。接著英國科學家小布拉格在勞厄的基礎上開創了X射線晶體學，他的父親老布拉格又在晶體學的基礎上開創了X射線光譜學。利用X射線衍射測定晶體結構和對X射線光譜的研究打開了人們探索原子分子尺度微觀世界的大門。

二.利用X射線衍射測定氯化鈉晶體結構原理

在勞厄發現X射線衍射以後幾年，衍射理論和實驗快速發展，這方面的技術和應用領域深廣度與日俱增，X射線衍射已成為天文，地理，醫療診斷，藥物設計，材料結構，生物分子構造等方面不可缺少的研究技術。

下面簡單介紹利用X射線探測氯化鈉晶體結構的原理。光波經過狹縫將產生衍射現象。狹縫的大小必須與光波的波長同數量級或更小。對X射線，由於它的波長在0.2nm的數量級，要造出相應大小的狹縫觀察X射線的衍射，就相當困難。馮·勞厄首先建議用晶體這個天然的光柵來研究X射線的衍射，因為晶體的晶格正好與X射線的波長屬於同數量級。下圖顯示的是NaCl晶體中氯離子與鈉離子的排列結構。