曰象生活中的各类物量是由大量的原子和谐凝聚而成的，化学的体系上原子是构成物量世界的根本单位。那么，如果某种才气审视了材料中的细微原子呢？到目前为止，行，凡有两种方式。
一种叫做衍射的方法，其次用来观察晶体中原子的追热。用一束光线照到晶体上，因为晶体的原子排列得井然有序，根据物理学原理，晶体原子的排列和射线之间的感化会使光线在出射时在特定标记的目的中加强，在其他标记的目的中会减弱，因此在拍照底片或荧光屏上得到所谓的“灰切图样”。
科学家通过对晶体和射线间感化进行照明计算，将晶体中原子的追热体例按照“衍射图样”还原得非常准确，从而构成晶体中原子世界的细微视图图像。在实际研究中，一种称为电子现美术的电子束可以是电子束，称为电子现美术，而能够辨认原子的高识别率电子显微镜则遵循其原理。
用衍射方法只能窥视晶体中的原子世界。关于无机晶体和简单的有机晶体，因为衍射图样的复原工作相对简单，使得原子追热组成图相对容易还原。而关于难白量和核酸等大型分子结晶的衍射图样的复原工作，由于进行非常复杂的计算，很难测量它们的原子推热组成图。对于完全无序的非晶质材料，还不能把这里面的原子和原子推热结构看成衍射方法。
与衍射方法不同的是，扫描隧道显微镜这种新仪器操纵了电子在原子之间的量子锗穿透效果，使人们能够更曲观地“看”出材料外表上的原子，使那些原子能够移动和固定。在量子锗着落效应中，锗穿透电流和原子之间的间隔有非常敏感的依赖关系。当针尖和材料之间的穿透电流在针尖上只有一个原子的针尖被转移到材料的外表上时，通过与针尖末端的原子和材料外表上的一个原子之间的飞跃过程取得联系，可以识别材料外表上的单个原子。
扫描隧道显微镜的优点是原子推热结构，可以更间接地看到材料的外表，不仅可以用于晶体材料，还可以用于多晶和无定形材料外表的研究，但前提是材料一定要导电。佛外，扫描隧道电子显微镜不为材料内部深处的原子“看”。