Рентге́новская о́птика, раздел оптики и техники, включающий управление пучками рентгеновского излучения (отражение, фокусировку, спектральную фильтрацию, разложение в спектр, построение изображений и др.), а также разработку новых рентгенооптических элементов и схем. С помощью дифракции рентгеновского излучения в кристаллах стало возможным получение монохроматических и коллимированных пучков, что способствовало расширению области применения рентгеновского излучения. Способность кристаллов формировать пучки рентгеновского излучения основана на условии Брэгга – Вульфа для дифракции излучения в кристаллах: ${2d \sin θ=mλ}$ (${d}$ – межплоскостное расстояние в кристалле, ${θ}$ – угол скольжения падающего луча, $\lambda$ – длина волны, ${m}$ – порядок отражения). Величина ${2d}$ в совершенных природных кристаллах не превышает 3 нм, поэтому область применения кристаллов как элементов рентгеновской оптики ограничена условием ${λ\lt 3}$ нм. Ныне термин «рентгеновская оптика» применяют также к диапазону длин волн ${0,2\lt λ\lt 100}$ нм (т. н. далёкий вакуумный ультрафиолет).

Трудность создания элементов рентгеновской оптики связана с сильным поглощением излучения в веществе и малым отличием диэлектрической проницаемости вещества ${ε}$ и показателя преломления ${n=\sqrt{ε}}$ от единицы: ${ε=1-δ+iγ=1-(Nr_0λ^2/π)(f_1+if_2)}$. Здесь ${δ}$ и ${γ}$ – величины, определяющие соответственно оптическую длину пути и поглощение; ${f=f_1+if_2}$ – атомный фактор рассеяния, используемый при расчёте коэффициентов отражения и пропускания; ${N}$ – плотность атомов; ${r_0}=2,818·10^{–15}$ м – классический радиус электрона. Основываясь на экспериментальных измерениях и теоретических расчётах, Б. Хенке и другие (США) составили таблицы вещественной (${f_1}$) и мнимой (${f_2}$) частей атомного фактора для элементов от $\text{H}$ до $\text{U}$ (данные доступны на сайте Центра рентгеновской оптики в Беркли). Так как ${∣δ∣≪1}$ и ${γ≪1}$, преломление рентгеновских лучей незначительно, а коэффициент отражения быстро падает с уменьшением длины волны (при нормальном падении на границу вакуум – вещество).

Важнейшими инструментами рентгеновской оптики являются зеркала и отражательные дифракционные решётки (в жёстком рентгеновском диапазоне для фокусировки и разложения излучения в спектр используют также рефракцию). Развитие микролитографии и других технологий сделало возможным изготовление решёток с переменным шагом, пропускающих решёток с частотой до 10 000 линий/мм, зонных пластин, элементов брэгг-френелевской и капиллярной оптики. Коэффициент отражения существенно увеличивается в случае скользящего падения лучей. Излучение, падающее из вакуума (${n=1}$) на гладкую поверхность вещества с ${n=1-δ/2}$ под углом скольжения ${θ\lt θ_{кр}=\arccos n}$, не распространяется вглубь вещества и, следовательно, отражается обратно (т. н. эффект полного внешнего отражения). С ростом угла ${θ}$ уменьшение коэффициента отражения происходит плавно (без скачка при ${θ=θ_{кр}}$).

Впервые отражение рентгеновского излучения при скользящем падении на поверхность продемонстрировал А. Комптон в 1922 г. При скользящих углах падения одиночные вогнутые сферические зеркала не дают изображения объекта. В 1948 г. американские физики П. Киркпатрик и А. Баец, используя пару скрещённых сферических зеркал, создали первую оптическую систему для построения рентгеновского изображения – рентгеновский микроскоп. В рентгеновской астрономии применялся метод построения изображения, в котором использовалось отражение от внутренней поверхности зеркал, имеющих форму фигур вращения с сильно различающимися радиусами кривизны (т. н. вольтеровская оптика).

В 1970-х гг. немецкий физик Э. Шпиллер, советский физик А. В. Виноградов и другие создали концепцию многослойных интерференционных покрытий. Периодическая структура, состоящая из чередующихся слоёв двух материалов с различными значениями ${ε}$, обладает резонансным спектральным контуром отражения с центром на длине волны ${λ_0}$, удовлетворяющей условию Брэгга – Вульфа. Благодаря интерференции волн, отражённых от одноимённых границ раздела, коэффициент отражения даже при нормальном падении излучения во много раз выше, чем при отражении от одной поверхности. Многослойные зеркала синтезируют на сверхгладких поверхностях методами магнетронного, электронно-лучевого и лазерного распыления материалов. Создание многослойных зеркал значительно расширило область применения рентгеновской оптики.

Методы и инструменты рентгеновской оптики используются при диагностике плазмы и других лабораторных источников рентгеновского излучения, в спектрометрах, монохроматорах, дифрактометрах, рефлектометрах, микроскопах, телескопах и других научных приборах, в промышленных приборах для рентгенофлуоресцентного анализа, в микролитографии и др.