原子和原子核太小了，人的肉眼是看不到的。就連比原子大得多的細菌，人眼都沒法看到，因為人眼的角解析度是非常有限的。角解析度的計算公式如下：

其中Δφ表示視直徑，即物體兩端與觀察者眼睛的夾角；λ是進入人眼的可見光波長，一般取肉眼最容易感知的可見光波長：550奈米；D為眼睛的瞳孔直徑，它的大小通常為2至3毫米。把資料代入上式，就能得到人眼的極限分辨角大約為1角分，即60角秒。另一方面，視直徑、被觀測物體的半徑R和距離d的關係如下：

這樣根據上式可以估算出，人眼能夠看到的最小物體為0.1毫米左右。相比之下，普通細菌的直徑一般只有幾微米，即千分之幾毫米，所以我們用肉眼是無法直接看到單個細菌的。一般而言，原子的大小是不確定的，根據不同的定義它們有著不同的大小（比如供價半徑、範德華半徑、金屬半徑），並且不同元素的原子直徑也有所不同，但通常它們的數量級一般為10^-7毫米，遠遠小於人眼所能看到的最小物體尺寸，所以直接透過肉眼是看不到原子的。那麼，是否有辦法看到原子呢？

目前，掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）可以對原子進行成像，但這種成像仍然是間接效果，並非直接拍攝到原子。

掃描隧道顯微鏡觀察到的鈷原子

以掃描隧道顯微鏡為例，在低溫的環境中，把探針頂端的單個原子對準觀測樣本，儀器釋放電流。然後，透過測量量子隧穿電流的強度，就能得到原子的形貌。因此，這種顯微鏡並不是一種光學顯微鏡，它其實也只是間接得到了原子的輪廓。

金的掃描隧道顯微鏡影象

不管肉眼提高多大解析度都不能看見原子，都繞不開布拉格條件，只有布拉格衍射才能看到原子晶格排布。其實透射電鏡也遵循布拉格定律，看到的都是倒易空間，因為人類沒有辦法直接看到實空間中原子的排布，原子與原子之間都會衍射，都受衍射極限限制，所以只能透過倒易空間逆推，透過分析倒易空間，晶體的結構或是原子的配位數都可以得到。孔徑光柵顯微鏡遵循布拉格條件，這裡的波長是指單縫衍射條紋間距，公式是2dsinθ=X (x=a.sin（b)/c；a為波長，b為第n個條紋與光源軸向到晶面的夾角，c是單縫的縫寬。)銅原子

鋁原子