最早的显微镜是由一个叫詹森的眼镜制造匠人于1590年前后发明的。这个显微镜是用一个凹镜和一个凸镜做成的，制作水平还很低。詹森虽然是发明显微镜的第一人，却并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个原因，詹森的发明并没有引起世人的重视。事隔90多年后，显微镜又被荷兰人列文虎克研究成功了，并且开始真正地用于科学研究试验。关于列文虎克发明显微镜的过程，也是充满偶然性的。
列文虎克于1632年出生于荷兰的德尔夫特市，从没接受过正规的科学训练。但他是一个对新奇事物充满强烈兴趣的人。一次，他从朋友那里听说荷兰最大的城市阿姆斯特丹的眼镜店可以磨制放大镜，用放大镜可以把肉眼看不清的东西看得很清楚。他对这个神奇的放大镜充满了好奇心，但又因为价格太高而买不起。从此，他经常出入眼镜店，认真观察磨制镜片的工作，暗暗地学习着磨制镜片的技术。功夫不负苦心人。1665年，列文虎克终于制成了一块直径只有0.3厘米的小透镜，并做了一个架，把这块小透镜镶在架上，又在透镜下边装了一块铜板，上面钻了一个小孔，使光线从这里射进而反射出所观察的东西。这样，列文虎克的第一台显微镜成功了。由于他有着磨制高倍镜片的精湛技术，他制成的显微镜的放大倍数，超过了当时世界上已有的任何显微镜。
列文虎克并没有就此止步，他继续下功夫改进显微镜，进一步提高其性能，以便更好地去观察了解神秘的微观世界。为此，他辞退了工作，专心致志地研制显微镜。几年后，他终于制出了能把物体放大300倍的显微镜。
1675年的一个雨天，列文虎克从院子里舀了一杯雨水用显微镜观察。他发现水滴中有许多奇形怪状的小生物在蠕动，而且数量惊人。在一滴雨水中，这些小生物要比当时全荷兰的人数还多出许多倍。以后，列文虎克又用显微镜发现了红血球和酵母菌。这样，他就成为世界上第一个微生物世界的发现者，被吸收为英国皇家学会的会员。
显微镜的发明和列文虎克的研究工作，为生物学的发展奠定了基础。利用显微镜发现，各种传染病都是由特定的细菌引起的。这就导致了抵抗疾病的健康检查、种痘和药物研制的成功。
据说，列文虎克是一个对自己的发明守口如瓶、严守秘密的人。直到现在，显微镜学家们还弄不明白他是怎样用那种原始的工具获得那么好的效果的。
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电子显微镜的发展史及医学应用
自从1590年复式光学显微镜发明之後，生物微细构造的神秘面纱就逐渐的被揭开了。但是至今光学显微镜的解像力由于可见光波长的特性，无法突破0.2微米（μm）的极限，而事实上光学显微镜理论上的解像极限也仅有0.172微米。在这种解像力下，大部分胞器的详细构造是无法被看清楚的，为了寻求具有更佳解像的显微镜，科学家们终于在1930年代发展出电子显微镜，藉著电子本身短波长的物理特性，电子显微镜终于突破光学显微镜的极限，使许多更细微的胞器、病毒甚至DNA的分子构造呈现在人们的眼前。Ernst Ruska也在1986年因首先发展成功电子显微镜而获颁诺贝尔物理奖。在过去半个世纪中，电子显微镜蓬勃而成功的应用在许多生物医学方面的研究，诸如Albert Claude和George Palade因其卓越的电子显微镜研究的成果而得到1974年的诺贝尔奖。如今电子显微镜的应用不但广泛涵盖所有的生物医学领域，更成为病理诊断不可缺少的工具。
电子显微镜在医学上的应用主要为病理诊断和医学研究。自从1947年Porter和Thompson首先使用电子显微镜观察恶性肿瘤细胞之后，电子显微镜在人类及动物肿瘤的研究上就形成一股热潮，不过在这股早期的热潮之中并没有突破性的发现，超显微病理学也都一直处于萌芽的阶段。直到60年代末期，Juan Rosi等人成功的将电子显微镜应用到肿瘤病理的鉴别诊断上之后，超显微病理学就进入蓬勃发展的阶段。Feroze Ghadially首先出版了第一本超显微肿瘤病理及图谱，Ghadially后来又出版数本超显微病理专书，而被誉为超显微病理学大师。电子显微镜更广泛应用到非肿瘤疾病的诊断上，其中发展最深入当属肾脏病理，其他如小儿病理中许多先天性或遗传性疾病的诊断、肌肉神经病理的探讨等。
