十九世纪末，阴极射线研究是物理学的热门课题。许多物理实验室都致力于这方面的研究，伦琴就是其中之一。1895年，伦琴正在实验室做阴极射线所引起的荧光现象。当他正端详着高真空放电管时，意外地发现放在距离放电管两米远的涂有铂氢钡的屏也发出荧光。他当时不理解这射线哪里来，就叫它X射线。发现X射线的消息很快传遍全球。由于这一射线有强大的穿透力，能够透过人体显示骨骼和薄金属中的缺陷，在医疗和金属检测上有重大的应用价值，因此引起了人们的极大兴趣。X射线迅速被医学界广泛应用，成为透视人体、检查伤病的有力工具，后来又发展到用于金属探伤，对工业技术也有一定的促进作用。伦琴也因此在1901年获得诺贝尔物理学奖。
X射线被广泛应用于医学领域。由于X射线能顺利穿透肌肉组织，但穿不过骨骼这样密度大的组织，于是在底片上留下阴影。如果骨折的话，在底片上的阴影里很容易找到断裂处，因此，X射线首先就被应用到外科探伤中去。
虽然X射线衍射最初用在比较简单的无机晶体上，但现在它已成功地用于生物分子。比如蛋白质和核酸分子，由于我们可使这些分子结晶，因此可对其进行结构分析。另外，以X射线的研究作为部分依据的另一个重大进展是克里克和沃森在1953年的发现，他们以女物理学家富兰克林在1951年底拍到的一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片为基础，由此构想脱氧核糖核酸是双链螺旋结构。沃森和克里克立即行动，马上在实验室中联手开始搭建DNA双螺旋模型。1953年，沃森和克里克在《自然》杂志上发表了题为《脱氧核糖核酸的结构》的论文。从此，遗传学的历史和生物学的历史都从细胞阶段进入了分子阶段。 X射线在经济和社会中的应用也极其广泛。机场里对游客行李的安全检查，就是使用X光机。它能把隐藏在行李中的枪支透视出来。码头上大型X光机能协助海关人员，把夹杂在集装箱里的走私物品查出来。半导体工厂的质检人员，用X光机来检查已封好的集成电路板质量。事实上，X射线分析法已成为工业产品质量检查的重要手段。
5．2 核技术的应用
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近年来，核物理跟其他学科相互渗透，形成一些新的边缘学科，开发出不少使用的核技术，他们对经济建设和科学技术的各个领域的现代化以及各个学科的蓬勃发展，正在发挥越来越大的影响。在原子核物理基础上发展起来的核技术，既应用于军事，也应用于民生。它跟电子技术、半导体技术、激光技术、计算机技术一起，成为现代科学技术的重要组成部分。核物理的原理和技术的应用十分广泛，从固体物理到分子遗传学，从食品技术到法医学，从矿产勘探到癌症治疗，从考古到空间技术，到处显现出它的独特优越性。
通常说的核技术包括辐照加工、放射性同位素、稳定同位素的应用，各种核分析技术和核物理效应的应用、辐射育种、辐射的生物效应、同位素示踪技术等。它们所用的手段包括原子核反应堆、粒子加速器、放射性同位素以及核粒子探测器等各种核技术设备。
古代的东西（不管是人造的还是天然的，地址形成的还是来自宇宙的）都深深吸引许多领域的科学家，因为这些东西能提供有关她们形成环境性质的极为重要的信息，于是精确计算它们的年龄变得十分重要了。放射性碳计算技术（利用C核素，它的半衰期是5730年）是核技术最早应用的一个方面，它在考古学和古代生物学中具有重大价值，使人们能够计算存在于五万年前事物的年代。其他长寿命放射核衰变产物的类似测量，已经进一步推广这种技术的应用范围。
另一个巨大进展是加速器质谱学（简称AMS）。世界上很多重离子加速器都被改装成超灵敏的质谱仪，使它的测量灵敏度一下子提高1012倍。这样高的灵敏度，反过来又允许使用比此前小得多的样品（在微克范围内）来分析。最著名的事件是1988年鉴定意大利都灵大教堂供奉的“圣物”--耶酥裹尸布的真伪，利用AMS技术确定此物存在的年代是公元1325年（估计误差不超过30年），从而肯定它是14世纪伪造的赝品，而提供测试的只是一块邮票大小的布块。这种技术近年来发展迅速，研究对象仍在不断增加，如大气中的甲烷成分、极地的冰雪、湖泊海洋的沉积层、锰结石、陨石以及由宇宙线产生的长寿命放射性核素。 在矿产勘探方面，核技术被用来帮助探索地质形成情况，并确定地质层深处碳氢化合物或其他有价值资源的位置。
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利用核分布技术（如中子活化、质子激发X荧光分析等）对环境中的各种污染物（以微量元素方式存在，特别是对人体有害的元素，如Pb，Hg，Sb，As，Ar，Be，Tl，F，Ni，Zn，Cd，Se，Sn等）进行质和量的分析测定，并和国家标准相比较以确定环境的污染程度，研究大气颗粒物及水体污染的来源和扩散规律，评价环境质量，指定治理措施。核分布技术由于灵敏度高，并可同时进行多元素分析，目前已成为测定环境物质中微量元素的有效手段。
多年来，核物理学跟医生、化学家、药物学家以及计算机科学家紧密合作，对人类健康已经作出重大贡献，这种努力导致核医学成为近代医学诊断治疗中不可或缺的部分。核医学最广泛应用的技术是使用放射性诊断疾病。与此同时，放射性核素和加速粒子束在治疗方面也起重要的作用，利用γ射线治疗脑肿瘤（俗称γ刀）就是一例。
核技术用于医学的又一个方面，是制造包含人工关节的整形外科移植器件（如人工臀）用的外科合金材料。因此，像核磁共振断层呈像（简称NMR）、医疗器材的辐照灭菌消毒等技术，都在医务界得到广泛的应用。
通过辐射育种来改良农作物品种。利用射线照射害虫，使它不能繁殖后代，就能防止或控制害虫大量发生，且没有农药污染环境的问题。同位素（标记原子）示踪技术零用放射性同位素的标记化合物，可以研究农作物的营养代谢，肥料的吸收和利用，土壤中水分和盐碱的迁移动态，农药在植物生长中的转移、分布和残留量等，可以为合理施肥、灌溉、耕作、合理投放农药等提供科学依据，从而使农作物获得增产。 核技术在食品工业中的应用主要是食品辐照。食品经过γ射线（或加速电子）以一定剂量照射，能杀虫灭菌和抑制细菌的某些生理活性，使食品在常温下存放较长时间而不致霉烂变质。目前，全世界约有80%的人口在食用严重带菌的食品。全世界粮食因病虫害造成的损失大约占总产量的20%。在我国，粮食损失约占总产量的10%，油类为20%，肉食品高达30%，蔬菜、禽蛋等损失也很大。如果采用食品辐照技术，就能大大减少损失。
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5．3 光学的应用
20世纪激光的发明，不仅对光学学科本身产生巨大的影响，萌生诸多学科分支，而且对人类科学和技术进步产生巨大的推动作用。 激光改革了国际度量衡标准
米是国际单位制中七个基本量之一，也是科学发展、生产现代化、社会进步的技术保证。人们日常生活离不开米这一长度单位。“米”这一长度单位是应18世纪欧洲为结束长度单位混乱局面而提出的，规定以通过巴黎的地球子午线的1/40000000为1米。不仅人们就发现上述定义不能满足工业发展的需要。米的定义经历三次变更。
1960年激光诞生后，物理学家和计量学家们对单色性很好的激光器进一步采取种种稳定措施，克服它由各种物理和技术原因造成的频率漂移和跳动，使稳频激光器的输出稳定性和复演性优于百亿分之一。1983年10月20日在巴黎召开的第十七界国际计量大会通过以光速作为换算常数（光速不再作为需测量的物理量）作出米的定义：“米是光在真空中在1/299792458秒时间内运行路程的长度。”这是米定义的第三次变更。
近些年来，激光和物质相互作用的研究扩展到生物大分子和生物组织，使生物学取得难以想象的新进展，也为医学提供新的诊断方法和手段，现已在激光和生物医学的交叉点上形成十分活跃的新学科分支--激光生物学和激光医学。
激光在遗传工程中的应用也很有成效，已在用激光感应荧光研究蛋白质--DNA相互作用；用1.06微米激光束的光学囚禁，犹如光学镊子可自由操作单个活细胞内的细胞器而不造成光学损伤；紫外激光束可对人类染色体进行微切割等。这些研究对于探索疾病的分子基础具有很重要作用。
第二次世界大战后的半个世纪里，电子通信（主要是微波通信）已取得巨大进展，几乎已达到尽善尽美的地步。然而，通信容量不能满足人类日益增长的需要，关键是要提高载波频率。解决办法是以激光作为微波信号的载波，即实现激光通信。激光通信跟无线电通信在原理、结
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构和通信过程方面是类似的，不同的是产地信息用的运载工具是激光而不是通常的无线电波；用光学透镜作为天线和波束变换装置。 光通信的优点主要有六个。（1）通信信道数剧增；（2）用激光代替微波进行卫星通信时，可以大大减小卫星的体积和质量；（3）能适应卫星中继站的需要；（4）图象分辨率提高；（5）相对频率稳定度高；（6）不受电磁信号干扰，性能稳定。
5．4 微电子学和微电子技术
微电子学跟材料、电子、医学、生物、通讯、计算机等学科密切相关。微电子技术有高新科学技术的高度综合性，应用范围的广泛渗透性，以及在它的发展中有很强的多学科依赖性的特点。这些特点说明它包含的科学技术的复杂性，需要多学科的人才。它能应用于国民经济的各个部门，渗透到科技领域以及各个产业的各种商品中。微电子技术的发展和广泛应用为人类带来灿烂的文明。
当今，世界上发达国家以及新兴工业化国家都把发展微电子工业提高到战略地位来认识，不惜投入巨资来发展微电子技术。把微电子工业规模和技术水平作为衡量一个国家综合国力的重要标志。
微电子学和微电子技术对科学技术、经济发展的巨大影响和作用很难在有限的篇幅里全面地描绘出来。它促进电子计算机的普及应用和不断地更新换代，促进了信息革命和信息社会的到来。它使人们造出智能化机器人来为人们服务的幻想得以实现。在现代军事科学中，战略武器的不断更新，工矿企业中生产自动化的实现等，微电子的发展都是极其关键的因素之一。同时，正因为各个领域不断发展，反过来推动微电子技术的进一步发展。
1946年世界上出现第一台电子管计算机，占地面积约550平方米，运算速度仅为5秒钟5千次，花费1千万美元。1959年第一台晶体管计算机问世，占地面积数十平方米，耗电相当于100个灯塔，花费几十万美元。1971年出现第一台以大规模继承电路为主题组成的微小型电子计算机，经过30多年不断快速发展和更新换代，目前生产的超大规模集成电路计算机的处理能力每秒高达100亿次，耗电只有数十
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