在被称为文艺复兴的历史时期，在“黑暗”的中世纪之后，出现了印刷术、火药和航海指南针的发明，接着是美洲的发现。同样引人注目的是光学显微镜的发明：这是一种通过透镜或透镜组合使人眼能够观察微小物体放大图像的仪器。它展示了世界内部世界的迷人细节。

玻璃镜片的发明

很久以前，在朦胧的未记录的过去中，有人捡起一块透明的水晶，在中间比边缘更厚，透过它，发现它使东西看起来更大。有人还发现，这样的晶体可以聚焦太阳光线，点燃一张羊皮纸或一块布。放大镜和“燃烧的眼镜”或“放大镜”在塞内卡和老普林尼的著作中都有提及，他们是公元一世纪的罗马哲学家，但很明显，直到13世纪末眼镜发明之前，他们才被大量使用。它们之所以被命名为透镜，是因为它们的形状像小扁豆的种子。

最早的简单显微镜只是一个一端有一块平板的管子，另一端是一个透镜，其放大率小于十倍直径——是实际尺寸的十倍。当人们看到跳蚤或微小的爬行物时，这些令人兴奋的眼镜会让人好奇，因此被称为“跳蚤眼镜”

光学显微镜的诞生

大约在1590年，两位荷兰眼镜制造商，扎卡里亚斯·杨森和他的儿子汉斯，在一个试管里试验几种镜片时，发现附近的物体看起来大了很多。这是复合显微镜和望远镜的先驱。1609年，伽利略，现代物理学和天文学之父，听说了这些早期的实验，研究出了透镜的原理，并制造了一种带有聚焦装置的更好的仪器。

安东·范·列文胡克（1632-1723）

显微镜之父、荷兰的安东·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）是一家干货店的学徒，在那里用放大镜数数布料上的线。他自学了研磨和抛光大曲率微小透镜的新方法，这种透镜的放大倍数可达270倍，是当时已知的最精细的透镜。这些导致了他的显微镜的建造和他著名的生物学发现。他是第一个看到并描述细菌、酵母植物、一滴水中的丰富生命以及毛细血管中的血细胞循环的人。在漫长的一生中，他用自己的镜片对各种各样的事物进行了开创性的研究，包括有生命的和无生命的，并在给英国皇家学会和法国科学院的一百多封信中报告了他的发现。

罗伯特·胡克

英国显微镜之父罗伯特·胡克（Robert Hooke）再次证实了安东·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）关于一滴水中存在微小生物的发现。胡克复制了列文虎克的光学显微镜，然后改进了他的设计。

查尔斯a。斯宾塞

后来，直到19世纪中叶，几乎没有重大改进。随后，几个欧洲国家开始制造精细的光学设备，但没有一个比美国人查尔斯·斯宾塞（Charles A.Spencer）和他创立的行业制造的神奇仪器更精细。今天的仪器，改变了，但很少，在普通光下可放大1250倍直径，在蓝光下可放大5000倍。

超越光学显微镜

光学显微镜，即使是具有完美透镜和完美照明的显微镜，也不能用于区分小于光波长一半的物体。白光的平均波长为0.55微米，其中一半为0.275微米。（一个微米是千分之一毫米，大约有25000微米到一英寸。微米也被称为微米。）任何两条距离小于0.275微米的线都将被视为一条线，任何直径小于0.275微米的物体都将不可见，或者最多显示为模糊。为了在显微镜下观察微小颗粒，科学家必须完全绕过光线，使用不同的“照明”，一种波长较短的照明。

电子显微镜

20世纪30年代电子显微镜的引入填补了这一空白。1931年，由德国人马克斯·诺尔和恩斯特·罗斯卡共同发明的恩斯特·罗斯卡因其发明获得了1986年诺贝尔物理学奖的一半。（诺贝尔奖的另一半由海因里希·罗勒（Heinrich Rohrer）和格尔德·宾尼（Gerd Binnig）为STM分得。）

在这种显微镜中，电子在真空中被加速，直到它们的波长非常短，只有白光的十万分之一。这些快速移动的电子束聚焦在细胞样品上，并被细胞的各个部分吸收或散射，从而在电子敏感照相底片上形成图像。

电子显微镜的功率

如果把它推到极限，电子显微镜可以观察到原子直径那么小的物体。大多数用于研究生物材料的电子显微镜可以“看到”10埃左右——这是一项不可思议的壮举，因为尽管这并不能使原子可见，但它确实使研究人员能够区分具有生物重要性的单个分子。实际上，它可以将对象放大100万倍。然而，所有的电子显微镜都有一个严重的缺点。因为没有活的标本能在高真空下生存，所以它们不能显示活细胞不断变化的运动特征。

光学显微镜(light microscope) vs. 电子显微镜(electron microscope)

安东·范·列文虎克使用手掌大小的仪器，能够研究单细胞生物的运动。van Leeuwenhoek光学显微镜的现代后代可能超过6英尺高，但它们仍然是细胞生物学家不可或缺的，因为与电子显微镜不同，光学显微镜使用户能够看到活动中的活细胞。自van Leeuwenhoek时代以来，光学显微镜学家面临的主要挑战是增强苍白细胞与其周围环境之间的对比度，以便更容易看到细胞结构和运动。为了做到这一点，他们设计了巧妙的策略，包括摄像机、偏振光、数字化计算机和其他技术，这些技术正在产生巨大的进步，相反，它们推动了光学显微镜的复兴。