Natureza dos Raios-X
A descoberta dos raios-X gerou uma grande questão a ser esclarecida. O que eram os raios-X? As primeiras análises de Röntgen indicavam que os raios-X poderiam ser algo parecido com o ultravioleta. Após verificar outras propriedades, Röntgen conclui sugerindo que os raios-X poderiam ser vibrações eletromagnéticas longitudinais no éter.
Em 1912, Max von Laue propôs que se os cristais fossem compostos por átomos regularmente espaçados e os raios-X fossem efetivamente ondas eletromagnéticas com comprimento de onda da ordem de distâncias interatômicas; então, os cristais funcionariam como centros espalhadores para os raios-X e seria possível a difração de raios-X. A suposição de Laue estava correta e o fenômeno de difração de raios-X foi descoberto corroborando o caráter ondulatório dos raios-X. Devido aos seus trabalhos, Laue ganhou o prêmio Nobel de Física em 1914.
Em 1918, Arthur Holly Compton inicia seus estudos sobre o espalhamento de raios-X. Como resultado de suas pesquisas, em 1923, verifica que quando incidia raios-X de um determinado comprimento de onda sobre um alvo de grafite os raios-X espalhados apresentavam dois picos de intensidade; um do mesmo comprimento de onda do feixe incidente e outro, que variava conforme o ângulo do espalhamento, de comprimento de onda maior.
Esse fato não poderia ser explicado através das características ondulatórias dos raios-X; logo, a interpretação de Compton propunha uma natureza corpuscular dos raios-X. Propôs que o feixe de raios-X era composto por fótons que colidiam com elétrons livres do alvo e eram espalhados devido a colisão. Ao colidirem cediam energia para o elétron resultando em um feixe espalhado de menor freqüência e conseqüentemente de maior comprimento de onda. Essa variação no comprimento de onda do feixe espalhado ficou conhecida como Efeito Compton e foi posteriormente comprovado por Charles Thomson Rees Wilson com quem dividiu o prêmio Nobel de 1927.
Através dessas descobertas ficou evidenciada a natureza dualística dos raios-X, ou seja, de possuir comportamento ondulatório e corpuscular. Trata-se de uma onda eletromagnética situada no espectro eletromagnético entre os raios gama e o ultravioleta e tendo o fóton como partícula elementar.