X射線是誰發現的?
威廉·倫琴
從1895年德國物理學家威廉·倫琴發現X射線開始，物理學界在短短十年間誕生出很多前所未有的研究發現，包括天然放射性、塞曼效應、電子、α和β射線、放射性元素釙和鐳、電子質量隨速度增長等。其中X射線和電子的發現都可以追溯至人們在真空放電管內所做的真空放電實驗，這种放電現象被稱作陰極射線。1895年11月8日，時為德國維爾茨堡大學校長的倫琴在進行陰極射線的實驗時，觀察到放在射線管附近塗有氰亞鉑酸鋇的屏上發出的微光，最後他確信這是一種尚未為人所知的新射線。1895年12月28日他完成了初步的實驗報告《一種新的射線》並發表於《維爾茨堡物理醫學學會》上。為了表明這是一種新的射線，倫琴採用表示未知數的X來命名。倫琴為此獲得了首屆諾貝爾物理學獎，不過他很長時間都沒有弄清這種新射線的本質，直到1912年德國物理學家馬克斯·馮·勞厄通過晶體繞射的方法確定了X射線是一種頻率很高的電磁波，而後來英國物理學家亨利·莫斯利則指出X射線產生於原子內部內層電子的量子躍遷。
顏色或色彩是通過眼、腦和我們的生活經驗所產生的一種對光的視覺效應。人對顏色的感覺不僅僅由光的物理性質所決定，還包含心理等許多因素，比如人類對顏色的感覺往往受到周圍顏色的影響。有時人們也將物質產生不同顏色的物理特性直接稱為顏色。電磁波的波長和強度可以有很大的區別，在人可以感受的波長範圍內，它被稱為可見光，有時也被簡稱為光。假如我們將一個光源各個波長的強度列在一起，我們就可以獲得這個光源的光譜。一個物體的光譜決定這個物體的光學特性，包括它的顏色。不同的光譜可以被人接收為同一個顏色。雖然我們可以將一個顏色定義為所有這些光譜的總和，但是不同的動物所看到的顏色是不同的，不同的人所感受到的顏色也是不同的，因此這個定義是相當主觀的。一個彌散地反射所有波長的光的表面是白色的，而一個吸收所有波長的光的表面是黑色的。一個虹所表現的每個顏色只包含一個波長的光。我們稱這樣的顏色為單色的。虹的光譜實際上是連續的，但一般來說，人們將它分為七種顏色：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫；每個人的分法總是稍稍不同。單色光的強度也會影響人對一個波長的光所感受的顏色，比如暗的橙黃被感受為褐色，而暗的黃綠被感受為橄欖綠，等等。大多數光源的光譜不是單色的，它們的光是由不同強度和波長的光混合組成的。人眼將許多這樣的混合光的顏色與單色光源的光的顏色看成是同樣。比如上面表格中的橙色，實際上就不是單色的600奈米的光，實際上它是由紅色和綠色的光混合組成的。出於眼睛的生理原理，我們無法區分這兩種光的顏色。也有許多顏色是不可能是單色的，因為沒有這樣的單色的顏色。比如說黑色、灰色和白色就是這樣的顏色，粉紅色或淡紫色也是這樣的顏色。
中子可根據其速度而被分類。高能中子具游離能力，深入穿透物質。中子是唯一一種能使其他物質帶放射性之游離輻射，此過程被稱為「中子激發」。「中子激發」被醫療界、學術界及工業廣泛應用於生產放射性物質。高能中子可以在空氣中行進極長距離。中子輻射需要以富有氫核之物質掩蔽，例如混凝土和水。核反應爐是常見之中子放射源，以水作為有效之中子掩蔽物。X射線是波長範圍在0.01奈米到10奈米之間的電磁波，具波粒二象性。電磁波的能量以光子的形式傳遞。當X射線光子與原子撞擊，原子可以吸收其能量，原子中電子可躍遷至較高電子軌態，單一光子能量足夠高時可以游離此原子。一般來說，較大之原子有較大機會吸收X射線光子。人體軟組織由較細之原子組成而骨頭含較多鈣原子，所以骨頭較軟組織吸引較多X射線，故此，X射線可以用作檢查人體結構。
1905年愛因斯坦對電磁輻射的能量進行量子化從而提出了光量子的概念，但此時的光量子只是能量不連續性的一種體現，還不具有真實的粒子概念。1909年，愛因斯坦發表了《論我們關於輻射的本性和組成的觀點的發展》，在這篇發言兼論文中愛因斯坦證明了如果普朗克黑體輻射定律成立，則光子必須攜帶有動量並應被當作粒子對待，同時還指出電磁輻射必須同時具有波動性和粒子性兩種自然屬性，這被稱作波粒二象性。1917年，愛因斯坦在《論輻射的量子理論》中更深入地討論了輻射的量子特性，他指出輻射具有兩種基本方式：自發輻射和受激輻射，並建立了一整套描述原子輻射和電磁波吸收過程的量子理論，這不但成為五十年後雷射技術的理論基礎，還促成了現代物理學中迄今最精確的理論——量子電動力學的誕生。1923年，美國物理學家阿瑟·康普頓在研究X射線被自由電子散射的情況中發現X射線出現能量降低而波長變長的現象，他用愛因斯坦的光量子論解釋了這一現象並於同年發表了《X射線受輕元素散射的量子理論》。康普頓效應從而成為了光子存在的論斷性證明，它證明了光子攜帶有動量，愛因斯坦在1924年的短評《康普頓實驗》中高度評價了康普頓的工作。