自从发现X 射线以后，人们对它的本质和起源的认识未取得任何重大进展。直到1912年，德国物理学家劳厄（Laue，1879—1960年）通过晶体衍射实验证明了 X射线的波动性，他认为如果入射线是波长极短的电磁波，也许晶体点阵可以对X射线起三维衍射光栅的作用，他千方百计设计实验方法，以证实这一设想。伦琴本 人对这一设想表示怀疑，但在伦琴实验室工作的弗里德里希（Friedrich）和克尼平（Knipping）却按照劳厄的启示做了实验，实验装置如图 18.13（a）所示。

图18.13（a）中PP＇为铅板，上有一小孔，X射线通过小孔照射

到晶体C上，并让从晶体散射的X射线射到照相底片E上，于是得到了有规则排列的小斑点（劳厄斑）的照片（见图18.13（b））。这个结果一方面证实了X射线的波动性，另一方面又证实了晶体具有空间点阵结构。

这个实验迅速激起了强烈的反响，在和劳厄发现的同一年，即1912年，英国物理学家布拉格（Bragg，1890—1971年），把劳厄的设想加以简化，研究了X射线在晶体表面上反射时的干涉，得到了X射线衍射的基本规律。

X射线照射晶体时，晶体中有规则排列的微粒（原子、离子或分子）都是发射子波的中心，向各个方向发射子波，这些子波相干叠加，就形成衍射图样。

布拉格认为，X 射线在晶体中被某些互相平行的平面所反射，这些平面可以是由原子点阵排列形成的，如图18.14所示，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ为平行的自然晶面的平面，各晶面间距离称 为晶面间距，用d表示，当一束X光以掠射角θ入射到晶面上时，通过分析一个晶面上各个衍射中心发出的子波的干涉得出结论：在符合反射定律的方向上可以得到 强度最大的射线。图中1＇，2＇，3＇，4＇分别是晶面Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的反射线。这些平行线束叠加起来是加强还是减弱取决于相邻两个晶面的反射线之间的光 程差。光线11＇和22＇之间的

光程差为

因此，X射线在晶体上衍射时面间干涉主极大应满足的条件是

2dsinθ=kλ（k=1，2，…）  （18.19）

此式称为布拉格公式。只有当X射线的掠射角θ满足此式时才会得到反射加强的图样，只有在衍射角等于掠射角的方向上才有加强的衍射。

应该指出，同一块晶体的空间点阵，从不同方向看去，可以看到粒子形成取向不同，间距也各不相同的许多晶面族。当X射线入射到晶体表面上时，对于不同的晶面族，掠射角θ不同，晶面间距d也不同。凡是满足（18.19）式的，都能在相应的反射方向得到加强。

布拉格公式广泛地用来解决下列两方面的重要问题：若由别的方法测出了晶面间距d，就可以根据X射线衍射由掠射角θ算出入射X射线的波长，从而研究X射线谱，进而研究原子结构。反之，若用已知波长的X射线投射到某种晶体的晶面上，由出现最大强度的掠射角θ可以算出相应的晶面间距，从而研究晶体结构，进而研究材料性能。

1913 年到1914年，英国物理学家莫塞莱（Moseley，1887—1915年）进行了对X射线光谱的研究，他发现每一种元素有一套一定波长的射线谱，成为 这元素的标识，称为标识谱。各元素的标识谱有相似的结构，清楚地分为K，L，M等几个线系。当从轻元素转到重元素时，唯一的变化是各相应线系向短波方向单 调位移，不显示有任何周期性的变化。各线系的结构与化学成分无关。X射线光子的能量比可见光的光子能量大得多。

把以上情况综合加以考虑，就会得出下述结论：X 射线的标识谱是原子内层电子跃迁所发射的。各元素原子的内层电子填满后，壳层的结构是相同的，只是对应壳层的能量值不同。K，L，M等线系分别是由各层电 子跃迁到第一层、第二层、第三层的结果。标识谱反映了原子内层结构的情况，谱线的波长代表能级的间隔，所以X射线标识谱对研究原子结构问题有重要意义。