固态物质可分为晶体和非晶体两类。食盐、方解石、金刚石、金属等属于晶体；玻璃、松香、沥青等是非晶体。从微观结构来看，组成晶体的微粒（原子、分子或离子）有规则地、周期性地排列成一定的结晶格子，简称晶格。晶体格点距离的数量级为10－10　m，与X射线波长的数量级相当。因而像平面光栅对可见光产生衍射一样，晶格的空间周期结构可作为X射线的衍射光栅，通过对衍射图形的分析可以研究晶体的结构。

X射线投射到晶体上时，除了要引起晶体表面平面点阵的散射外，还要引起晶体内部平面点阵的散射，全部散射线相互干涉后即可产生衍射条纹，实际上晶体是起着衍射光栅的作用，如图3－1所示。小圆点表示晶体点阵上的格点（分子、原子或离子）。当射线投射到晶体上时，按照惠更斯原理，所有点阵上的格点成为次级子波波源，向各方向发射散射波。对于同一层散射线（图3－1－a），在满足散射线与晶面之间的夹角等于入射掠射角θ时，它们之间的光程差才为零。因此相干结果在这方向上光强最大；对于不同层散射线（图3－1－b），只有与晶面夹角与入射掠射角相等的散射线且两者光程差为波长的整数倍时，才相互干涉形成亮纹。

设相邻散射平面点阵间距为d（也称晶格常数），则从两相邻平面散射出来的X射线之间的光程差为CB＋BD＝2dsinθ，所以相互干涉加强的条件为

式（3－1）为布拉格公式。式中，λ为X射线的波长，θ为掠射角（声学上定义入射线或反射线与反射面之间的夹角称为掠射角）。

对布拉格公式的进一步解释：同时满足两个条件，一要反射角与入射角相等的散射线；二要满足布拉格方程。该方程与晶格常数、掠射角和波长三个因素有关，只有在反射角与入射角相等的方向上才有可能产生布拉格衍射亮条纹。满足布拉格方程的掠射角可以在实验中测得，已知波长可间接测得晶格常数，研究晶体的结构；已知晶格常数可间接测得波长，研究射线性质。

晶体里点阵上的格点（分子、原子或离子），按一定的对称规律重复排列在空间三个方向上，晶体内部作为散射的平面点阵可以取不同方向并且等距离的平行晶面族。这时布拉格公式中的d值必须是响应散射的平行晶面族中相邻两晶面的垂直间距。

按照晶体格点（结晶学称晶胞）六面体形状的不同，晶体可以划分为七个晶系。我们实验模拟的是较简单的立方晶系。立方晶体内有多个方向的相互平行的晶面族。如果将空间坐标定义直角坐标系（x，y，z），相互平行的晶面族与三个坐标轴要么相交、要么平行。依据密氏法的晶面符号规则，相交的轴记作1，平行的轴记作0。如图3－2（a）、（b）、（c）所示（划双线晶面族），分别记为（100）、（110）和（111）。当然，按此符号规则，还存在（010）、（001）、（011）、（101）几种晶面族。

对于晶格常数为d的立方晶体，其（100）晶面族间距为d，而其（110）晶面族间距则为d′＝dsin　45°＝d。