顯微鏡的起源一直眾說紛云。普遍而言，歷史學家認為世上第一台顯微鏡由荷蘭鏡片工匠 Hans and Zacharias Janssen 父子，於1590年代發明，是一台由三角架、一條直徑一至兩吋的主要管子、㡳盤、凸透鏡和凹透鏡組成的顯微鏡（American Physical Society，2004）。這台顯微鏡只能放大約三至九倍，而且影像質素也十分粗糙（American Physical Society，2004），當時並沒有獲科學家廣泛使用。
直至1660年代，自然哲學家（早期對科學家的稱謂）Robert Hooke改善了顯微鏡的設計，包括改良透鏡及照明系統。然而，以此顯微鏡獲取到的影像依然模糊，而且對焦系統亦難以使用，更容易出現不均勻的磨損（Davidson，2010）。後來，現代人稱微生物之父的Anton van Leeuwenhoek 受 Robert Hooke的著作《微物圖解》（Micrographia）啟發，將顯微鏡進一步改良，製作出放大倍率達266倍的單式顯微鏡（Ford，2007），並首次成功以顯微鏡觀察到細菌及原生生物。
自此，科學家不斷改良顯微鏡，例如改善製造透鏡技術和加入鏡子改善照明，不過仍無法解決球形像差和色差的問題，故好些科學家仍拒絕使用顯微鏡 （Science Museum，2019）。大約1830年，英國光學物理學家Joseph Jackson Lister 與儀器製造商 William Tulley 合作，解決了以上種種問題，大大提升顯微鏡的成像質素。從此，顯微鏡便由科學家觀察微小物件的輔助品，成為了科學研究的儀器 。
然而，再精良的光學顯微鏡也有無法突破的根本性限制 — 可見光的波長。由於光學顯微鏡利用可見光作為成像源，它無法呈現小於光波長的細節。這個極限由德國物理學家Ernst Ruska在1933年打破，他發明了世界上第一部透射電子顯微鏡，利用電子束代替光、磁線圈代替光學透鏡，像光學顯微鏡般獲取樣本的放大影像。
透射電子顯微鏡發明後不久，另一種現代常用的電子顯微鏡 — 掃描電子顯微鏡亦在1937年由另一名德國物理學家 Manfred von Ardenne 發明。與透射電子顯微鏡不同， 掃描電子顯微鏡能掃描樣本表面結構，從而獲取樣本表面清晰的影像。電子顯微鏡的發明突破了光學顯微鏡的極限，成為顯微鏡發展史的其中一個重要里程碑，讓各領域例如生物、醫療、甚至材料科學帶來革命性的轉變。
時至今日，顯微鏡的款色五花八門，有些追求輕便、有些則追求簡單操作。無可否認，顯微鏡已成為科學研究重要的儀器之一，而顯微鏡的發展亦從未停止。
參考資料：
American Physical Society (2004). Lens Crafters Circa 1590: Invention of the Microscope. Retrieved from https://www.aps.org/publications/apsnews/200403/history.cfm#:~:text=Lens%20Crafters%20Circa%201590%3A%20Invention,eyeglass%20maker%20named%20Zacharias%20Janssen
Davidson, M.W. (2010). Robert Hooke Physics, Architecture, Astronomy, Paleontology, Biology. Luminaries, 41(3), 180-182. Retrieved from https://academic.oup.com/labmed/article/41/3/180/2504959
Ford, B.J. (2007). Celebrating Leeuwenhoek’s 375th birthday – What could his microscope reveal? Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/319388463_Celebrating_Leeuwenhoek’s_375th_birthday_-_What_could_his_microscopes_reveal
Science Museum (2019). The Microscope. Retrieved from https://www.sciencemuseum.org.uk/objects-and-stories/medicine/microscope
圖片來源：
圖一： Robert Hooke使用的顯微鏡
Credits: Micrographia: or some physiological descriptions of minute bodies made by magnifying glasses. With observations and inquiries thereupon / By R. Hooke. Wellcome Collection. Public Domain Mark
圖二： Anton van Leeuwenhoek製作的單式顯微鏡（複製品）
Credits：Leeuwenhoek simple microscope (copy), Leyden, 1901-1930. Science Museum, London. Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
圖三：透射電子顯微鏡（右）
Credits: galitskaya (Canva creators), Transmission Electron Microscope in a Scientific Laboratory. Canva for Education
文章作者：詹凱盈（生物科教師）
