L'insieme di tutte le frequenze possibili di un'onda elettromagnetica è chiamato spettro elettromagnetico.

Nella figura è stato riportato solo parte dell'intero spettro. quella interessante per lo studio delle proprietà ottiche, elettroniche e strutturali dei materiali. Lo spettro è dato in funzione della lunghezza d'onda e dell'energia dei fotoni; lunghezza d'onda ed energia sono inversamente proporzionali.

L'investigazione delle proprietà dei materiali si basa sul confronto tra fenomeni che hanno parametri caratterizzanti comparabili.

Ad esempio, per conoscere la distanza tra due atomi in un cristallo, dovrò utilizzare degli apparati strumentali che producano una radiazione elettromagnetica avente lunghezza d'onda confrontabile con la distanza interatomica.
Siccome tali distanze sono comprese tra 1 e 10 angstrom si dovranno utilizzare i raggi X.