Микроскоп — прибор, позволяющий получать увеличенные изображения мелких объектов, позволяющий наблюдателю очень близко рассмотреть мельчайшие структуры в масштабе, удобном для изучения и анализа. Хотя в данной статье рассматриваются оптические микроскопы, изображение может быть увеличено и с помощью многих других форм волн, включая акустические, рентгеновские или электронные лучи, и получено с помощью прямой или цифровой визуализации или комбинации этих методов. Микроскоп может давать динамическое изображение (как обычные оптические приборы) или статическое (как обычные сканирующие электронные микроскопы).
Увеличительная сила микроскопа — это выражение количества раз, в которое увеличивается исследуемый объект, и безразмерное отношение. Обычно она выражается в форме 10× (для изображения, увеличенного в 10 раз), иногда ошибочно говорят «десять эков», как будто × — это алгебраический символ, а не правильная форма — «десять раз». Разрешающая способность микроскопа — это мера мельчайших деталей объекта, которые можно наблюдать. Разрешение выражается в линейных единицах, обычно в микрометрах (мкм).
Наиболее известным типом микроскопа является оптический, или световой, микроскоп, в котором для формирования изображения используются стеклянные линзы. Оптические микроскопы могут быть простыми, состоящими из одной линзы, или составными, состоящими из нескольких оптических компонентов, расположенных в ряд. Ручная лупа может увеличивать изображение от 3 до 20×. Простые микроскопы с одной линзой могут увеличивать до 300× и способны обнаружить бактерии, а составные микроскопы — до 2 000×. Простой микроскоп может разрешать изображение до 1 микрометра (мкм; одна миллионная часть метра), а сложный микроскоп — до 0,2 мкм.
Интересные изображения можно получить с помощью фотографии через микроскоп — эта техника известна как фотомикрография. С XIX века для этого использовалась пленка, но сейчас вместо нее широко применяется цифровая съемка. Некоторые цифровые микроскопы обходятся без окуляра и выводят изображения прямо на экран компьютера. Это привело к появлению новой серии недорогих цифровых микроскопов с широкими возможностями получения изображений, включая микрографию с замедленной съемкой, что сделало ранее сложные и дорогостоящие задачи доступными для начинающих микроскопистов или любителей.
Другие типы микроскопов используют волновую природу различных физических процессов. Наиболее важным является электронный микроскоп, в котором для формирования изображения используется пучок электронов. Прозрачный электронный микроскоп (ПЭМ) обладает увеличительной способностью более 1 000 000×. ТЭМ формирует изображения тонких образцов, как правило, срезов, в условиях близких к вакууму. Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), который создает отраженное изображение рельефа в образце, обычно имеет меньшее разрешение, чем ТЭМ, но может показать твердые поверхности так, как не может обычный электронный микроскоп. Существуют также микроскопы, использующие лазеры, звук или рентгеновские лучи. В сканирующем туннельном микроскопе (STM), который позволяет создавать изображения атомов, и в экологическом сканирующем электронном микроскопе (ESEM), который генерирует изображения образцов в газовой среде с помощью электронов, используются другие физические эффекты, которые еще больше расширяют типы объектов, которые можно исследовать.
