1895年11月8日傍晚，德国维尔茨堡大学校长兼物理研究所所长伦琴教授在研究阴极射线。
为了防止外界光线对放电管的影响，也为了不使管内的可见光漏出管外，他把房间全部弄黑，还用黑色硬纸给放电管做了个封套。
为了检查封套是否漏光，他给放电管接上电源（茹科夫线圈的电极），他看到封套没有漏光而非常满意。可是当他切断电源后，却意外地发现一米以外的一个小工作台上有闪光，闪光是从一块荧光屏上发出的。
他非常惊奇，因为阴极射线只能在空气中进行几个厘米，这是别人和他自己的实验早已证实的结论。于是他全神贯注地重复刚才的实验，把屏一步步地移远，直到2米以外仍可见到屏上有荧光。伦琴确信这不是阴极射线了。
伦琴的治学态度非常严谨认真，经过反复实验，确信这是种尚未为人所知的新射线，便取名为X射线。
他发现X射线可穿透千页书、2～3厘米厚的木板、几厘米厚的硬橡皮、15毫米厚的铝板等等。可是1.5毫米的铅板几乎就完全把X射线挡住了。
他偶然发现X射线可以穿透肌肉照出手骨轮廓，于是，有一次他夫人到实验室来看他时，他请她把手放在用黑纸包严的照相底片上，然后用X射线对准照射15分钟，显影后，底片上清晰地呈现出他夫人的手骨像，手指上的结婚戒指也很清楚。这是一张具有历史意义的照片，它表明了人类可借助X射线，隔着皮肉去透视骨骼。
1895年12月28日伦琴向维尔茨堡物理医学学会递交了第一篇X射线的论文“一种新射线——初步报告”，报告中叙述了实验的装置，做法，初步发现的X射线的性质等等。
这个报告成了轰动一时的新闻，几天后就传遍了全世界。X射线的发现，又很快地导致了一项新发现——放射性的发现。可以说X射线的发现揭开了20世纪物理学革命的序幕。
伦琴发现X射线的第二年，英国科学家克鲁克斯十分沉痛地反省自己：他也曾看到过存放在阴极射线管附近的照相板感光的现象，但是由于他未紧紧抓住这一机会导向深入，使自己与成功失之交臂。
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其实机会真的是无处不在的，关键看你怎么看待。对于积极进取的人，他看见的是无限的机会和美好的前景，对于那些没有准备的消极的人而言，却什么也看不见。