在讨论电子显微镜之前，且让我们看看光学显微镜还有些什么不足的地方。光学显微镜利用光，令它透过受研究的标本，又穿过一整套的玻璃透镜。这种显微镜的缺点来自光的一种特性。这就是：光以波动的形式进行。在前面的章节里讨论电磁波时，我们已提及这一点。光
波的长度大致相当于物体能给光放大的限度。一个物体的任何细节若是小于光的波长，就不能影响光。所以正如我们在上文所说的，光学显微镜最高的放大倍数约为二千倍。

但电子显微镜却使用一股电子而不是一股光。电子比光的波长小得多，所以能放大到一百万倍。电子显微镜用来作为透镜的是一整套的磁圈。首先，电视机真空管的电子枪。一股电子奔流而出，给一个磁圈集中到一个焦点上。这股聚焦了的电子流于是穿过目的物，或标本。电子在穿过标本时受到标本的原子的影响。这就是说，电子老是绕过原子前进，而不是穿透原子。

因此，电子透过标本时，会表现出一种形式，代表标本的样子。电子流于是穿过一个磁圈，由于磁圈对电子发生磁力作用，磁圈使电子流散布开来。这股放大了的电子流仍然表现着它所通过的标本的样式，这股电子流又经过第二道甚至第三道磁圈，再三扩大了。最后，电子流射到一幅照相底板上，把标本的极度扩大了的影像拍摄到。
我们应该提及：磁圈所在和电子流所经过的真空管，须保持高度的真空状态。若是存在着空气或别的气体的任何原子，就会扰乱电子的流动，使整个系统失效。

电子显微镜可以改装，使用电视系统，把受到研究的标本放大了的影像显示在电视幕上。这系统包括一个电视摄影机真空管，电子流就落在上面，还有一具信号放大器和带有阴极射线真空管的一套电视机，把放大了的影像显示在真空管幕上。此外，这个系统还有一架电视录影机，把影像留在录影带上，以供将来研究。
借着这些卓越的电子显微镜，科学家们已差不多能够拍摄原子的照片。由几乎无限小的物体构成的整个新世界已给人揭露了。细胞之内的东西已让人看到了并照了相。光学显微镜看不见的病毒已清楚地显示出来。金属的内部结构已给拍了照片，让人更好地明了金属是些什么，它们怎样发生作用。

确实，电子显微镜已打开了知识的整个新世界，让人知道周围环境里一切东西的基本构造。而这种新知识在导致科学上和工程上的许多新发展，如治疗疾病的新药，以及新金属和别的材料，后者用来制造改良的器具、汽车、衣服、工业用的机器、飞机、太空乘器等等。由于用电子显微镜作出了种种发现，新型的粮食作物正在研究产生中。将来还有更多的新东西会产生。

望远镜让我们能就近细察遥远的物体，办法是把影像故大，这种情形有点像是光学显微镜。然而望远镜是用来观察大而遥远的物体的。最简单的望远镜有个管子，蟠是一块接物透镜，另端是一块接目透镜，还有一种装置改动两块透镜之间的距离。接物镜较大，可从观察的目标物收集较多的光。接物镜把这光集中起来，令它通过接目镜，于眼睛所在的位置上聚焦为一点。接物镜越大，影像就可能放得更大。

这个类型的望远镜中最巨大的一种，是用来研究恒星和宇宙中的其他遥远物体的，它的接物透镜直径有四十英寸。比这更大的透镜就不完善，因为它们受本身重量的影响老是会歪曲，从而显不出清楚的影像。
使用这两种透镜的里远镜以及略有改动的望远镜，叫做折射望远镜，因这形成影像的光在穿过接物透镜和接目透镜时受到折射或弯曲。在实际的望远镜里，透镜是复合的。这就是说，它们由两块或多块单独的透镜粘合而成。必须用这种办法才可使透镜的各部分都能形成清楚的影像。

天文学上用的大望远镜却是反射式的。这就是说，在望远镜的下端有一面弦形的镜子把由观察的目标发出的光收集并聚焦。有两种方法从望远镜管里取得影像。一种是在镜管的上端使用一片小的弧形镜子，它会完成聚焦，把集中了的光线从弧形镜中央的小孔射出来。另一种方法是使用一块平镜，令它依某个角度而倾斜，好让形成影像的光线由望远镜管侧边穿出来。
反射望远镜的好处是光线不穿过镜子，而反射镜可以制造得比折射望远镜的透镜更大得多。装在美国加利福尼州帕洛马天文台的反射望远镜里的弧形反射镜直径为二百英寸十六英尺以上，而且是世上最大的。把反射镜造得那么巨大，目的在于增加望远镜收集光线的能力，好教宇宙中更为遥远的物体也给人看得见，借着最大的望远镜，天文学家们已经看见距离我们几十亿光年的物体并拍摄了照片。

一光年的长度就是光以每秒钟飞驰十八万六千英里的速度在一年里所走的路程。若用英里来表达，一光年是五万八千七百八十亿英里。我们所谈到的望远镜能“看”得比这还远几十亿倍。我们若是谈到天文学上的距离，那么，由地球到月球的距离二十四万英里，看来不过是你手上这本书的一页那样厚，而这个世界空阔的程度不下于千百万本这样厚叶的书。
天文学家们不光是坐在那儿仰望星星而已。他们大部分时间都在照相。这就不仅需要把照相设备装置在望远镜的接目透镜上，而且要有一种器械自动移转望远镜，令它始终对准拍摄中的目标。你知道，地球不断在旋转，因此星星也似乎不断移动着跨过天空。为了纠正这种情形，天文望远镜都有电动的发动机，把望远镜转动得快慢恰到好处，方向也恰到好处，刚好足以抵销由于地球的运动所引起的变化。

必须做到极端精确，因为有些照片要拍摄好多个钟头才摄得到。这就是说，由极遥远的物体发出的光线极度微弱，若是照相底片只做短时间的曝光，可能什么都拍摄不到。但假如里远镜一直对准那个遥远的目标不变动，又假如照相底片曝光好几个钟头，微弱的光线就会在底片上形成影像。
天文学家们还使用别的许多仪器来研究宇宙里的各种物体。有一种器械是分光镜。这种器械把传来的光线依它们不同的波长而加以分离。你会记起，我们所说的正常可见的白光是由好多种不同波长的光自红到紫组成的。由星星传来的光就是由这些不同的波长有多有少一组成的。但这些各种不同的波长依星星的化学成分而有的强，有的弱，有的缺乏。因此，天文学家只要用分光计研究星的光，就可以断定十亿光年以外的一颗星含有一些什么化学成分。