自从人类学会了思考，就渴望看到更多肉眼看不到的事物，直到人类发明了显微镜。
公元前3500年，美索不达米亚平原，沿海地区的人们在加工金属时无意中造出了玻璃。
早在2000多年以前，就有人知道用玻璃来弯折光线。
约公元前五世纪，埃及的象形文字中记录了“一片玻璃透镜”。
公元前2世纪，克劳狄乌斯·托勒密利用圆盘、尺子和水做了折射实验。托勒密大致假定了光的入射角和折射角之间，有一直接的比例关系，但却没有由此得出精确的折射定律。
克劳狄乌斯·托勒密（约100年－170年）是一数学家、天文学家、地理学家和占星家。托勒密是罗马公民，生活在埃及，用希腊语写作。著有《天文学大成》、《地理学指南》八卷和《光学》五卷等。
约公元前1世纪，罗马皇帝尼禄导师塞内卡写道“无论多小或模糊的文字，透过球体或注满水的玻璃壶就会放大”。亦有一说尼禄皇帝曾以一个祖母绿宝石当做凸透镜来观赏斗士比赛。
塞内卡石像。背面是苏格拉底
公元1世纪，罗马人发明了玻璃制造工艺，他们透过玻璃观察各种物体以及做各种实验。他们发现，如果你把某些“镜片“放在物体上，物体会看起来变大了。这些镜片实际上就是放大镜了。透镜这个词是从拉丁语”Lentil“演化过来的，因为它们的形状非常类似于扁豆。
奢华的罗马玻璃器皿。约公元前一世纪。瓦尔特斯美术馆，巴尔的摩
公元4世纪，罗马人开始用玻璃制造门窗、玻璃等。同一时期，我国出现了利用水晶打磨透镜的技术。
到公元13世纪，镜片开始被广泛使用，眼镜商通过打磨玻璃来制造镜片。
早期的“显微镜”其实还只是放大镜，倍率大概在6倍到10倍。这个倍率拿来观察跳蚤之类的小昆虫效果已经相当好了，因此早期的放大镜甚至得了个有趣的名字：跳蚤镜。
14-15世纪威尼斯成为欧洲玻璃制造中心，玻璃工匠制造出了无色透明的玻璃。
到15世纪末和16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜等以玻璃制造的光学元件也相继出现，显微镜已经呼之欲出了。
公元1590年，荷兰眼镜工匠詹森父子开始尝试把多个镜片放到圆形管里，靠近管子底部的物体得到了放大，而且要比任何单放大镜片的放大倍率要高很多。同时期李普希也独立发明了显微镜。詹森父子的显微镜没有被流传下来，不过荷兰皇室仿造了一台，这台显微镜的放大倍率范围为3到9倍。詹森父子虽然发明了显微镜，却并没有发现显微镜的真正价值。
詹森父子的显微镜
世界上第一台真正意义上的显微镜，是由荷兰人安东尼·范·列文虎克制作的，因为从列文虎克开始显微镜才真正地用于科学研究试验。
安东尼·范·列文虎克
列文虎克其一生磨制了550个透镜，制造了247架显微镜，其中有9架流传至今。其中现存于荷兰尤特莱克特大学博物馆一架显微镜，放大率达到270倍，分辨率为1.4um。直到19世纪初，都没有显微镜能够达到这个水平。
通过显微镜，列文虎克首次发现了微生物，最早记录肌纤维、红细胞和精子等，可以说是微生物学的开拓者。
显微镜下的肌纤维
显微镜下的精子
在显微镜早期，由于玻璃的质量较低，镜片的形状也有很多瑕疵，所以人们用显微镜看到的物体形状比较歪曲。直到19世纪中期，显微镜技术得到跳跃性的提升，逐渐有了现代显微镜的特性。
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