粒子並不是固體小球，實際上科學家根本無法看到各種粒子的真實影象，我們看到的只是一種測量效應，影象都是透過測量資料合成的。打個不恰當的比喻，這就像是盲人摸象。

目前科學家也只能觀察到原子階段，至於亞原子粒子（質子和中子都屬於亞原子粒子），就有心無力了。普通的光學顯微鏡肯定是不行的，要想觀察原子世界，必須要用到電子顯微鏡，特別是掃描隧道顯微鏡（STM）。世界上最早能看到原子尺度的顯微鏡是場離子顯微鏡（FIM）。

掃描隧道顯微鏡是一種非常先進的電子顯微鏡，解析度可以達到奈米級別。掃描隧道顯微鏡在零下270℃的超低溫狀態下，還可以利用探針尖端精確操控移動單個原子或分子，因此它在奈米技術領域意義非凡。掃描隧道顯微鏡利用的是電子隧穿效應。

光學顯微鏡（OM）利用的光波成像，光學顯微鏡受限於光的波長，無法看清小於0.2um的細微結構，這些結構稱為亞顯微結構。人眼也是因為接收到可見光才能看清世界。要想看到更精細的結構，就必須用波長更短的電子束代替可見光和紫外光。

電子顯微鏡正是利用了電子光學原理，用電子束代替光束，用磁場代替光學透鏡，可以獲得比普通光學顯微鏡解析度高一千倍的影象。電子顯微鏡可以分為透射式電子顯微鏡（TEM）與掃描式電子顯微鏡（SEM）。透射式電子顯微鏡目前的解析度可以達到0.1~0.2奈米。除此之外，還有原子力顯微鏡（AFM）。

簡單點來說，光學顯微鏡利用的是光學訊號成像，電子顯微鏡利用的是電子訊號成像。波長越短，成像的解析度越高。