Das Lichtmikroskop, auch als optisches Mikroskop bekannt, ist eines der ältesten Instrumente zur Vergrößerung und Untersuchung von kleinen Objekten und wurde gegen Ende des 16. Jahrhunderts entwickelt. Die ersten Lichtmikroskope wurden um 1590 von Zacharias und Hans Janssen in den Niederlanden gebaut. Diese frühen Modelle waren einfache Linsen-Konstruktionen. Ein bedeutender Fortschritt kam im Jahr 1670, als Antonie van Leeuwenhoek ein leistungsfähiges Mikroskop konstruierte, mit dem er die Welt der Mikroorganismen entdeckte, darunter Bakterien und Protozoen. Lichtmikroskope nutzen sichtbares Licht und Linsen, um vergrößerte Bilder von Objekten zu erzeugen. Die Hauptkomponenten eines Lichtmikroskops sind die Objektivlinsen, die das Licht vom Objekt sammeln und vergrößern, das Okular, das das Bild weiter vergrößert, und das Beleuchtungssystem, das das Licht gleichmäßig auf das Objekt richtet. Das Lichtmikroskop funktioniert durch das Durchleuchten oder Reflektieren des Lichts durch das Objekt, wobei die Linsen das Licht bündeln und ein vergrößertes Bild erzeugen, das durch das Okular betrachtet wird. Diese Mikroskope können Details bis zu etwa 200 Nanometern (0,2 Mikrometern) auflösen, was ihnen ermöglicht, Zellstrukturen, Gewebeproben und Mikroorganismen sichtbar zu machen, die wir mit bloßem Auge nicht sehen können. Unser Auge kann Objekte zwischen 100 bis 200 Mikrometern (µm) auflösen, danach bauchen wir Hilfen um Objekte sichtbar zu machen.
Lichtmikroskope haben zur Entdeckung und detaillierten Untersuchung von Zellstrukturen, Bakterien und anderen Mikroben beigetragen und sind in der medizinischen Diagnostik, Forschung und Lehre weit verbreitet.
Das Elektronenmikroskop, entwickelt Anfang des 20. Jahrhunderts, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Mikroskopie dar. Die erste erfolgreiche Demonstration eines Elektronenmikroskops wurde 1931 von Ernst Ruska und Max Knoll durchgeführt, wofür sie 1986 den Nobelpreis für Physik erhielten. Elektronenmikroskope nutzen Elektronenstrahlen statt Lichtstrahlen, um Bilder von Objekten zu erzeugen. Die Hauptkomponenten eines Elektronenmikroskops sind die Elektronenquelle, die den Elektronenstrahl erzeugt, die Objektivlinse und der Kondensor, die die Elektronenstrahlen lenken und fokussieren, und der Detektor, der die Elektronen sammelt, die vom Objekt zurückgestreut werden oder durch das Objekt hindurchgehen, um ein Bild zu erzeugen. Elektronenmikroskope arbeiten in einem Vakuum, um die Elektronenstrahlen vor der Streuung durch Luftmoleküle zu schützen. Da die Wellenlänge von Elektronenstrahlen viel kleiner ist als die von Lichtstrahlen, können Elektronenmikroskope Details bis zu etwa 0,05 Nanometern auflösen, was eine Untersuchung von Zellorganellen, Virusstrukturen und sogar einzelnen Atomen ermöglicht. Diese Mikroskope haben zur detaillierten Erforschung der Struktur von Materialien, zur Untersuchung von Virusinfektionen und zur Entwicklung der Nanotechnologie beigetragen und finden Anwendung in der Forschung, Medizin und Industrie.