X-射線與普通的可見光同樣是電磁波的一種，只是其波長比可見光短很多，與原子間的距離相當。如此造成當 X-射線通過晶體時，原子的特定排列方式會造成 X-射線向特定的不同方向散射出去，也就是所謂的繞射現象。X-射線繞射現象所造成的條紋，無法直接告訴我們原子排列的狀況〔補充：電子全像術〕，科學家一樣必須經由反覆猜測原子排列的模型，透過數學運算模擬出繞射條紋，並與實驗的條紋來比對，直到符合所要求的精確度，才算是成功地定出原子排列的方式。