A mikroszkóp (görögül:mikron = kicsi + szkopein = nézni) egy eszköz, mely megjeleníti a szabad szemmel láthatatlan parányokat. Az ilyen tárgyak mikroszkóppal való tanulmányozásának tudománya a mikroszkópia A mikroszkopikus szó jelentése kicsi, szabad szemmel láthatatlan, megtekintésükhöz tehát mikroszkóp szükséges.

A mikroszkóp csaknem 400 éves múltra tekint vissza. Az elsőt Hollandiában készítették valamikor 1590 és 1608 között. Mind a dátum, mind a feltaláló(k) kiléte bizonytalan. Három szemüvegkészítőt szoktak feltalálóinak nevezni: Hans Lippershey-t (aki az első igazi teleszkópot is kifejlesztette), Hans Janssen-t, és fiát, Zacharias-t.

A korai mikroszkópok lencséinek minősége igen gyenge volt, ezért torz képet adtak. Ennek ellenére ezek a meglehetősen durva eszközök óriási segítséget jelentettek az állatok, a növények és az ember szervezetének megismerésében.

A legelterjedtebb mikroszkópféle – az elsőként felfedezett – fénymikroszkóp. Ez egy optikai eszköz, ami egy, vagy több lencsét tartalmaz, melyek segítségével nagyított képet állít elő. A fénymikroszkópon kívül sok más mikroszkópfajta létezik:

• ultraibolya-mikroszkóp
• Ultramikroszkóp
• Fáziskontraszt-mikroszkóp
• Lumineszcencia-mikroszkóp
• Konfokális pásztázó mikroszkóp
• Polarizációs mikroszkóp
• Binokuláris mikroszkóp
• Sztereomikroszkóp

A mikroszkópok durván két csoportba sorolhatók: optika elméletet használó, valamint letapogató mikroszkópok közé.

Az optika elméleti mikroszkópok működésének alapja, hogy a mintán áthaladó, vagy a felületéről visszaverődő sugarakat egy optikai rendszer nagyított képpé alakítja. A használt sugarak lehetnek elektromágneses (például látható fény), vagy elektronsugarak. Ide tartoznak az összetett fénymikroszkópok, a szetereómikroszkópok, illetve az elektronmikroszkópok.

A sztereómikroszkópot inkább kisebb mértékű nagyításra használják.

A fénymikroszkópok, mivel látható fényt használnak, a legegyszerűbb és leggyakrabban alkalmazott mikroszkópok. Friss kutatások kimutatták (lásd Brian J. Ford tanulmánya az egyszerű mikroszkópokról), hogy még az olyan egyszerű mikroszkópok is, melyek csupán egy lencsével rendelkeztek, megdöbbentően tiszta képet tártak a korai mikroszkopizálók szeme elé. Manapság több lencséből felépülő összetett mikroszkópok szolgálják a tudományt sok területen, főleg a biológiában és a geológiában.

A fénymikroszkópok fénytörő lencséket alkalmaznak, melyek gyakran üvegből, néha műanyagból készülnek. Ezek segítségével irányítják a fényt a szembe, vagy más fényérzékelőbe. A fénymikroszkóp nagyítása legtöbbször maximum 1500-szoros, elméleti felbontásuk 0,2 mikron. Speciális technikákkal (úgy mint a konfokális pásztázó mikroszkópia) képesek vagyunk átlépni ezt a nagyításhatárt, de a diffrakció miatt a felbontás nem növelhető minden határon túl.

Más, nem látható tartományba eső elektromágneses hullámokat használó mikroszkópokat is gyakran optikai mikroszkópnak neveznek. Ezek közül nagy feloldóképessége miatt leggyakoribb a röntgenmikroszkóp, melynek – az elektronmikroszkópokkal ellentétben – nincs szüksége vákuumra.

Népszerűségük miatt a mikroszkópoknak sok tartozékuk, kiegészítőjük van, melyek megkönnyítik a használatukat, vagy javítják a képminőséget

Az elektronmikroszkópokat, melyek fény helyett elektronsugarakat használnak, rendkívüli nagyítások elérésére tervezték. Mivel az elektronok hullámhossza sokkal kisebb, mint a látható fényé, sokkal finomabb felbontást tesznek lehetővé. Az elektronsugár legnagyobb hátránya, hogy a levegőn keresztülhaladva szétszóródik, ezért használatához vákuum szükséges.

Az elektronmikroszkóp lencséi nem a fénytörés elve alapján működnek, hanem elektronmágnesek. Úgy alakítják ki őket, hogy a mágneses erővonalak közel párhuzamosak legyenek az elektronok mozgásával. Miután az elektronok keresztülhaladtak a berendezésen, foszfor ernyőn, fényképlemezen, vagy CCD érzékelőn fogják fel őket.

Az elektronmikroszkópoknak két fő változata létezik:

• Pásztázó elektronmikroszkóp: Tömör testek felszínének vizsgálatához használatos. A tárgy letapogatható egy finom elektronsugár segítségével, melynek visszaverődését a készülék érzékeli. A módszer spektroszkópiához is használható.
• Transzmissziós elektronmikroszkóp: az elektronok áthaladnak a mintán, a módszer megfelelője az áteső fényű fénymikroszkópia. A mintát a vizsgálathoz különös gonddal kell előkészíteni, mivel a legtöbb anyag igen erősen szórja az elektronokat.

A pásztázószondás mikroszkópiában (SPM) egy mikroszkopikus szondát használnak a felület feltérképezésére. A módszer lényege, hogy a letapogatandó terület fölött végigvezetik a szonda hegyét, és folyamatosan rögzítik a köztük fellépő kölcsönhatás erősségét. Hogy pontosan milyen kölcsönhatást is mérünk, attól függ, milyen fajta pásztázó mikroszkópot használunk.

A pásztázószondás mikroszkópok néhány fajtája:

• Atomerő mikroszkóp (atomic force microscope, AFM)
• Elektrosztatikus mikroszkóp
• Mágneses erőmikroszkóp
• Alagútelektron-mikroszkóp (scanning tunneling microscope, STM)
• Közeli mező optikai mikroszkópia (nearfield scanning optical microscopy.