人們早就知道壹些光學設備可以“放大”物體。比如凹面鏡，可以放大物體，墨家的書裏就有記載。至於凸透鏡是什麽時候發明的，可能無從考證。凸透鏡-有時被稱為“放大鏡”-可以聚焦陽光，讓妳看到放大的物體，因為凸透鏡可以改變光線的偏轉。妳通過凸透鏡看到的，其實是壹種錯覺，嚴格來說，叫虛像。當物體發出的光線通過凸透鏡時，光線會以特定的方式發生偏轉。當我們看到那些光，或者不自覺地認為它們還在沿著壹條筆直的路線行進。因此，物體看起來會比以前更大。
單個凸透鏡可以把壹個物體放大幾十倍，遠遠不足以讓我們看清壹些物體的細節。13世紀，眼鏡，壹種由玻璃制成的鏡片，為視力不好的人而出現。隨著籠罩歐洲壹千年的黑暗消失，各種新發明不斷湧現，顯微鏡就是其中之壹。16年底，荷蘭眼鏡商詹森和他的兒子將幾個透鏡放入壹個圓柱體中，通過圓柱體發現附近的物體大得驚人，這就是現在的顯微鏡和望遠鏡的前身。
1665，英國科學家羅伯特？6?當胡克用他的顯微鏡觀察軟木切片時，他驚奇地發現其中有壹個“單元”結構。胡克稱它們為“細胞”。然而，詹森的復合顯微鏡並沒有真正顯示出它的威力，它們的放大倍數低得可憐。荷蘭人安東尼？6?1馮？6?安東尼·馮·列文虎克(1632-1723)制造的顯微鏡讓人們大開眼界。萊文·胡克(Levin Hooke)從小學習磨玻璃的技術，熱衷於制作顯微鏡。他做的顯微鏡其實是凸透鏡，不是復合顯微鏡。但由於他的精湛技藝，磨出來的單片顯微鏡放大倍數近300倍，超過了以往任何壹臺顯微鏡。
當萊文·胡克將他的顯微鏡對準壹滴雨水時，他驚訝地發現了壹個令人驚嘆的小世界:無數的微生物在其中遊動。他向皇家學會報告了這壹發現，引起了轟動。人們有時稱萊文·胡克為“顯微鏡之父”，嚴格來說這是不正確的。萊文·胡克沒有發明第壹臺復合顯微鏡，但他的成就是制造出了高質量的凸透鏡。
在接下來的兩個世紀裏，復合顯微鏡得到了充分的改進，比如人們發明了壹種可以消除色差(不同波長的光通過透鏡時，會向略有不同的方向折射，導致成像質量下降)等光學誤差的鏡頭組。我們現在用的普通光學顯微鏡和19世紀的顯微鏡相比，基本沒有什麽進步。原因很簡單:光學顯微鏡已經達到了分辨率的極限。
如果只是在紙上畫畫，自然可以“制造”出任意放大倍數的顯微鏡。但是光的波動會毀了妳的完美發明。即使消除了透鏡形狀的缺陷，也沒有任何光學儀器能夠完美成像。人們花了很長時間才發現，光通過顯微鏡時會發生衍射——簡而言之，物體上的壹個點在成像時不是壹個點，而是壹個衍射斑。如果兩個衍射點靠得太近，妳就分不清它們。顯微鏡的放大倍數再高也無濟於事。對於使用可見光作為光源的顯微鏡，其分辨率極限為0.2微米。任何小於0.2微米的結構都無法識別。
提高顯微鏡分辨率的方法之壹是盡量減小光的波長，或者用電子束代替光。根據德布羅意物質波理論，運動的電子具有波動性，速度越快，其“波長”越短。如果電子的速度可以提高到足夠高並集中起來，它就可以用來放大物體。
1938年，德國工程師Max Knoll和Ernst Ruska制造了世界上第壹臺透射電子顯微鏡(TEM)。1952年，英國工程師查爾斯·奧特利制造了第壹臺掃描電子顯微鏡(SEM)。電子顯微鏡是20世紀最重要的發明之壹。因為電子的速度可以提高到很高的水平，所以電子顯微鏡的分辨率可以達到納米級(10-9m)。許多在可見光下看不見的物體，如病毒，在電子顯微鏡下顯示出它們的原始形態。
用電子代替光可能是壹個非常規的想法。但是還有更令人驚訝的事情。1983年，IBM公司蘇黎士實驗室的兩位科學家格爾德·賓寧和海因裏希·羅雷爾發明了所謂的掃描隧道顯微鏡(STM)。這種顯微鏡比電子顯微鏡更激進，完全失去了傳統顯微鏡的概念。
顯然，妳不能直接“看見”原子。因為原子和宏觀物質不壹樣，不是光滑的，團團亂轉的剁球，更談不上伸手可及？6?芬奇在繪畫中使用的1模型。掃描隧道顯微鏡的工作原理是所謂的“隧道效應”。如果拋開復雜的公式和術語，這個工作原理其實很好理解。隧道掃描顯微鏡沒有透鏡，它使用探針。在探針和物體之間施加電壓。如果探針非常接近物體的表面——在納米量級——隧道效應就會發揮作用。電子會穿過物體和探針之間的縫隙，形成微弱的電流。如果探針和物體之間的距離發生變化，電流也會相應變化。這樣通過測量電流就可以知道物體表面的形狀，分辨率可以達到單個原子的水平。
因為這個奇妙的發明，賓尼希和羅勒獲得了1986諾貝爾物理學獎。今年，另壹個人分享了諾貝爾物理學獎，那就是電子顯微鏡的發明者魯斯卡。
據說幾百年前，萊文·胡克就把自己制作顯微鏡的技術當成了秘密。今天，顯微鏡——至少是光學顯微鏡——已經成為讓我們了解這個小世界的壹個非常普通的工具。