光學顯微鏡的分辨極限大約是0.2微米，相當于放大倍數1500~2000倍；要想實現更大的放大倍數，就得使用電子顯微鏡或者隧道掃描顯微鏡。
放大鏡可以使光線重新聚焦，從而實現放大效果，使用放大鏡的組合可以得到光學顯微鏡；光學顯微鏡的極限受波長限制，不可能無限放大。
一般地，固定波長的光學顯微鏡分辨極限，是光線波長的一半，可見光波長400~760nm之間，所以光學顯微鏡的分辨極限就是200nm（0.2微米）。小于0.2微米的物體，光學顯微鏡將無法分辨，就好比人手的觸感分辨率，不能超過觸感細胞之間的小距離一樣。
而放大倍數是主觀的說法，定義為明視距離25cm時，人眼看到的物體大小和實際大小的比值，光學顯微鏡0.2微米的分辨率，相當于放大倍數1500~2000倍，這足夠讓我們看清楚一般細胞的結構。
如果我們使用波長更短的電磁波，可以實現更大的放大倍數，但是這已經超出了可見光的波長范圍；在1931年，英國物理學家盧斯卡發明了電子顯微鏡，根據波粒二象性原理，電子束具有更短的德布羅意波波長，所以能實現更小的分辨率。
電子的加速電壓和自身波長對應，當電壓在100千伏時，電子束波長大約是0.004nm（實際分辨率只能達到0.2nm），也遠遠小于可見光的波長，所以電子顯微鏡的分辨極限遠超光學顯微鏡，大可以實現300萬倍的放大倍率，可以分辨病毒、線粒體、DNA等微小物體。
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