光学显微镜的分辨极限大约是0.2微米，相当于放大倍数1500~2000倍；要想实现更大的放大倍数，就得使用电子显微镜或者隧道扫描显微镜。
放大镜可以使光线重新聚焦，从而实现放大效果，使用放大镜的组合可以得到光学显微镜；光学显微镜的极限受波长限制，不可能无限放大。
一般地，固定波长的光学显微镜分辨极限，是光线波长的一半，可见光波长400~760nm之间，所以光学显微镜的分辨极限就是200nm（0.2微米）。小于0.2微米的物体，光学显微镜将无法分辨，就好比人手的触感分辨率，不能超过触感细胞之间的最小距离一样。
而放大倍数是主观的说法，定义为明视距离25cm时，人眼看到的物体大小和实际大小的比值，光学显微镜0.2微米的分辨率，相当于放大倍数1500~2000倍，这足够让我们看清楚一般细胞的结构。
如果我们使用波长更短的电磁波，可以实现更大的放大倍数，但是这已经超出了可见光的波长范围；在1931年，英国物理学家卢斯卡发明了电子显微镜，根据波粒二象性原理，电子束具有更短的德布罗意波波长，所以能实现更小的分辨率。
电子的加速电压和自身波长对应，当电压在100千伏时，电子束波长大约是0.004nm（实际分辨率只能达到0.2nm），也远远小于可见光的波长，所以电子显微镜的分辨极限远超光学显微镜，最大可以实现300万倍的放大倍率，可以分辨病毒、线粒体、DNA等微小物体。
