在元素周期表中可以看到，铜的相对原子质量为63.55，也便是说1摩尔（mol）的铜的质量为63.55克，根据定义，1摩尔的铜含有大约6.02 x 10^23个铜原子，据此我们可以打算出，大约每1克铜就有95万亿亿个铜原子。
真是“不算不知道，一算吓一跳”，原来原子居然这么小，区区1克的铜，就含有数量如此弘大的铜原子。那么问题就来了，像原子这么小的微粒是怎么被不雅观察到的呢？
常日来讲，我们只须要利用光学显微镜将某个眇小的物体放大到足够的倍数，就可以直接看到该物体了，但对付原子这种尺寸的微粒来讲，这是行不通的。
光学显微镜是利用可见光进行不雅观察的，而可见光的波终年夜约介于390至780纳米之间（注：1纳米=10^-9米），相对而言，原子的直径数量级则为10^-10米，由于可见光的波长远远大于原子的直径，因此当可见光碰着原子时，就会发生明显的衍射，在我们看来便是一片模糊，根本无法清晰成像。
实际上，纵然是紫外线和X射线，也无法知足不雅观察原子的精度，而波长更短的伽马射线，则会由于能量太高而极易毁坏原子，并且还极易发生散射，导致无法聚焦，以是也不适宜用来不雅观察原子，那怎么办呢？科学家选择了电子。
由于电子同时具备了“波”和“粒子”的双重性子（即波粒二象性），其波长很短（数量级可达10^-12米），因此电子就成了不雅观察原子的良好选择。
早在1933年，柏林工业大学压力实验室的恩斯特·鲁斯卡（Ernst Ruska）就成功制造出了天下上第一台电子显微镜（Electron Microscope，简称EM），大略来讲，这种显微镜的事情事理便是，向不雅观察目标发射高能电子束，然后不雅观测电子束与不雅观察目标发生相互浸染时产生的各种效应，并将其转化为人眼能够识别的图像。
（天下上第一台电子显微镜）
在经由多年景长之后，电子显微镜已经可以将不雅观察目标放大200万倍以上，其分辨率也能够达到0.2纳米，以这样的水平，不雅观察成片的原子是没有什么问题了，不过科学家还想更进一步，去仔细不雅观察单个的原子，于是就有了后来的扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，简称STM）。
扫描隧道显微镜由IBM苏黎世研究实验室的格尔德·宾宁（Gerd Binnig）和海因里希·罗雷尔（Heinrich Rohrer）于1981年研制成功（顺便讲一下，在1986年的时候，他们与前文提到的恩斯特·鲁斯卡一起得到了诺贝尔物理学奖）。
这种显微镜会用到一根非常细的探针（针头只有一个原子那么大，可通过“电化学堕落法”或“机器成型法”来制备），在进行不雅观测事情时，探针和不雅观察目标之间会加上得当的电压，当探针间隔目标足够近时，就会由于“量子隧穿效应”而产生隧道电流，在这种情形下，当探针扫描单个原子的不同部位时，流过探针的隧道电流就会涌现细微的涨落，将这种涨落进行图像化处理之后，就得到了原子的形状。
扫描隧道显微镜的分辨率可达0.01纳米，不雅观察像铜原子这么小的微粒可以说完备没有问题，但它却有一个缺陷，那便是它只适宜用来不雅观察导体，对半导体的不雅观测效果就很不理想了，而对绝缘体则根本就不能不雅观测。
为理解决这个问题，格尔德·宾宁又与斯坦福大学的卡尔文·奎特（Calvin Quate）于1985年发明了原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）。
原子力显微镜同样也须要一根非常细的探针，探针位于一个对力的变革极为敏感的微悬臂的末端，由于原子之间存在着相互浸染力（如范德华力），因此当探针扫描单个原子的不同部位时，微悬臂就会产生细微的起伏或振动，将检测到的数据进行图像化处理之后，就可以得到原子的形状。
须要把稳的是，只管原子力显微镜的运用范围比扫描隧道显微镜更广，但由于科技的限定，原子力显微镜的精度目前还达不到扫描隧道显微镜的水平。
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