Erst durch die Erfindung des Mikroskops war es möglich, Seuchen wirksam zu bekämpfen. Erst im 17. Jahrhundert begannen Wissenschaftler damit, die Welt im Kleinen zu erforschen. Die Lupe – also ein beidseitig nach außen gewölbtes Glasstück – war schon bekannt. Trotzdem musste erst jemand auf die Idee kommen, ein Bild, das schon durch eine Lupe vergrößert ist, noch einmal durch eine zweite Lupe zu vergrößern. Als erfolgreichster Forscher auf diesem Gebiet gilt der Holländer Antony van Leeuwenhoek (1632 – 1723).
Er baute ein Mikroskop mit 200facher Vergrößerung und entdeckte im Trinkwasser seiner Heimatstadt Delft als erster Mikro-Lebewesen, unter anderem das Pantoffeltierchen (Paramaecium). Natürlich bekam er auch sofort Ärger mit der Kirche, denn ein Gerät, das Unsichtbares sichtbar macht, kann nur das Werk des Teufels sein. Obwohl man ihn der Ketzerei anklagen wollte, ließ sich Leeuwenkoek nicht einschüchtern. Er forschte weiter und schuf so die Grundlage der Mikroskopie. Vor allem die Medizin machte dank seiner Arbeit große Fortschritte. So hätten zum Beispiel die drei großen Seuchen Malaria, Typhus und Cholera ohne Mikroskopie nicht wirksam bekämpft werden können.
Bei Elektronenmikroskopen werden Strahlen mit kurzen Wellenlängen verwendet
Im Laufe der Jahre wurden die Mikroskope natürlich ständig verbessert. Statt einer Linse baute man ganze Linsen-Systeme ein. Aber bald stieß man auch hier an Grenzen. Eine optische Vergrößerung über das 2000fache ist einfach unmöglich. Der Grund dafür liegt in der Wellenlänge des Lichts. Wenn der zu untersuchende Körper (zum Beispiel ein Krankheitserreger) kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts, kann er nicht gesehen werden, weil er die Lichtstrahlen nicht zurückwirft.
Die Lösung dieses Problems lieferte erst die Entwicklung des Elektronenmikroskops. Bei ihm werden Strahlen mit einer so kurzen Wellenlänge verwendet, das Vergrößerungen bis zum 500.000fachen möglich sind. Allerdings arbeiten diese Mikroskope nicht mit optischen Linsen. Die Elektronen werden durch eine ganze Reihe von Magnetfeldern gebündelt. Diese Felder wirken auf die Elektronen wie optische Linsen. Deshalb bezeichnet man sie auch als magnetische Linsen.
Wassertropfen-Mikroskope sind eine relativ kostengünstige Entwicklung
Eine Weiterentwicklung sind die sogenannten Rastersondenmikroskope. Bei ihnen wird das Bild nicht mit einer optischen oder elektronenoptischen Linse erzeugt, sondern über die Wechselwirkung einer Sonde mit einer Probe. Die zu untersuchende Oberfläche wird mittels dieser Sonde in einem Rasterprozess Punkt für Punkt abgetastet. Dann werden die für jeden einzelnen Punkt ermittelten Messwerte zu einem digitalen Bild zusammengesetzt. Durch dieses Verfahren sind Auflösungen bis 10 Picometer (pm) möglich. Lichtmikroskope erreichen dagegen nur eine Auflösung von ca. 200 bis 300 nm und somit etwa nur die halbe Wellenlänge des Lichts. Deshalb verwendet man beim Rasterelektronenmikroskop anstelle von Licht Elektronenstrahlung.
Eine relativ kostengünstige Erfindung ist das sogenannte Wassertropfen-Mikroskop. Es wurde nach dem dem Ende des 2. Weltkriegs von Medizinstudenten entwickelt, weil es nicht genügend optische Mikroskope für die wissenschaftliche Arbeit gab. Die Funktionsweise war denkbar einfach. Im Okular befand sich ein Loch, dessen Größe so berechnet war, dass sich der Wassertropfen auf ihm zu einer bikonvexen (an beiden Seiten nach außen gewölbten) Linse formte. Dieser Tropfen wurde so zu einer richtigen Lupe. Je kugelförmiger er war, um so stärker wurde die Vergrößerung. Trotz dieser Einfachheit war sehr viel Rechenarbeit notwendig, um den Durchmesser des Loches zu bestimmen, damit der Wassertropfen die bestmögliche Vergrößerung liefert. Es sind genau 0,7 Milllimeter.