19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可少的技术工具。
张衡的地动仪
张衡是东汉时候杰出的科学家。他从小就爱想问题，对周围的事物，总要寻根究底，弄个水落石出。中国东汉时期的科学家张衡在一个夏天的晚上，张衡和爷爷、奶奶在院子里乘凉。他坐在一张竹床上，仰着头，呆呆地看着天空，还不时举手指指画画，认真地数星星。
张衡对爷爷说：“我数的时间久了，看见有的星星位置移动了，原来在天空东边的，偏到西边去了。有的星星出现了，有的星星又不见了。它们不是在跑动吗？”
爷爷说道：“星星确实是会移动的。你要认识星星，先要看北斗星。你看那边比较明亮的七颗星，连在一起就像做饭的勺子，很容易找到……”
“噢！我找到了！”小张衡很兴奋又问：“那么，它是怎样移动的呢？”
爷爷想了想说：“大约到半夜，它就移到地平线上，到天快亮的时候，这北斗就翻了一个身，倒挂在天空……”
这天晚上，张衡一直睡不着，多次起来看北斗。夜深人静，当他看到那闪烁而明亮的北斗星时，果然倒挂着，他感到多么高兴啊！他想：这北斗为什么会这样转来转去，是什么原因呢？天一亮，他便赶去问爷爷，谁知爷爷也讲不清楚。
后来，张衡长大了，皇帝得知他文才出众，把张衡召到京城洛阳担任太史令，主要是掌管天文历法的事情。
为了探明自然界的奥秘，年轻的张衡常常一个人关在书房里读书、研究，还常常站在天文台上观察日月星辰。他想，如果能制造出一种仪器，能够上观天，下察地，预报自然界将要发生的情况，这对人们预防灾害，揭穿那些荒诞的迷信鬼话，该是多么好啊！
于是，张衡把从书本中和观察到的材料，进行分析研究，开始了试制“观天察地”仪器的工作。他把研究的心得先写成一本书，叫做《灵宪》。在这本书里，他告诉人们：天是球形的，像个鸡蛋，天就像鸡蛋壳，包在地的外面，地就像蛋黄，就叫做“浑天说”。
接着，张衡根据这种“浑天说”的理论，开始设计、制造仪器了。不知经过多少个风雨晨昏，熬过多少个不眠之夜，一个当时世界上最先进的天文仪器——浑天仪诞生了。这个大铜球很像今天的地球仪，它装在一个倾斜的轴上，利用水力转动，它转动一周的速度恰好和地球自转一周的速度相等。而且在这个人造的天体上，可以准确地看到太空中的星象。张衡说：“天上的星星，能见的共有二千五百颗，但我们经常能看到的却只有一百二十颗。”
那个时期，经常发生地震。有时候一年一次，也有一年两次。发生了一次大地震，就影响到好几十个郡，城墙、房屋发生倒坍，还死伤了许多人畜。
当时的封建帝王和一般人都把地震看做是不吉利的征兆，有的还趁机宣传迷信、欺骗人民。
但是，张衡却不信神，不信邪，他对记录下来的地震现象经过细心的考察和试验，发明了一个测报地震的仪器，叫做“地动仪”。
张衡发明的“地动仪”地动仪是用青铜制造的，外形有点像一个酒坛，四围刻铸着8条龙，龙头向8个方向伸着。每条龙的嘴里含了一颗小铜球：龙头下面，蹲了一个铜制的蛤蟆，对准龙嘴张着嘴。哪个方向发生了地震，朝着那个方向的龙嘴就会自动张开来，把铜球吐出。铜球掉在蛤蟆的嘴里，发出响亮的声音，就给人发出地震的警报。
公元138年2月的一天，张衡的地动仪正对西方的龙嘴忽然张开来，吐出了铜球。按照张衡的设计，这就是报告西部发生了地震。
可是，那一天洛阳一点也没有地震的迹象，也没有听说四周有哪儿发生了地震。因此，大伙儿议论纷纷，都说张衡的地动仪是骗人的玩意儿，甚至有人说他有意造谣生事。
过了几天，有人骑着快马来向朝廷报告，离洛阳1000多里的金城、陇西一带发生了大地震，连山都有崩塌下来的。大伙儿这才信服。
可是在那个时候，朝廷掌权的全是宦官或是外戚，像张衡这样有才能的人不但不被重用，反而被打击排挤。张衡做侍中的时候，因为与皇帝接近，宦官怕张衡在皇帝面前揭他们的短，就在皇帝面前讲张衡很多坏话。他被调出了京城，到河间去当国相。
张衡在他61岁那年病死。但他在我国科学史上却留下了光辉的业绩。知识点浑天仪浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑天仪浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。它们是我国东汉天文学家张衡所制的。西方的浑天仪最早由埃拉托色尼于公元前255年发明。葡萄牙国旗上画有浑仪。自马努埃一世起浑天仪成为该国之象征。
历史悠久的日晷和漏壶
古代，在还没有发明今天用的钟表之前，我们的祖先只能用太阳来计时。人们发现，如果在地面上树起一根标杆，就可利用它在太阳底下影子的变化来推算时间：早晨，太阳在东南方升起，会在西北方向的地面上留下长长的阴影；中午，太阳升到正南方的高处，它的影子就指向了正北方，而且变短了；傍晚，太阳在西南方的天空下落，于是伸向东北方的影子越来越长，直到随太阳落山而消失。根据这种现象，大约在2000多年前的春秋时期，中国人制造出了一种叫“日晷”的计时仪器。
日晷“日”就是太阳，“晷”字的古义就是太阳的影子，“日晷”就是利用太阳光下的影子来看时间的古代的钟。它的主体是一块石制的大圆盘，叫晷盘，上面有着指示时间的刻度。在晷盘的中央安置一根与圆盘垂直的金属指针。太阳照射时，金属指针就会在晷盘上留下各个方向，各种长度的影子。
这种测定时间的方法，古代的巴比伦人、埃及人、罗马人也都用过。像古罗马人曾在一个空旷的广场上竖起一根高达34米的尖形石柱作指针，广场地面上有着刻度，这实际上就是一个硕大无比的日晷。
日晷要利用太阳，可以说是“太阳钟”。显然，太阳钟只能在有太阳的晴天使用，那么，遇到阴雨天怎么办呢？晚上又怎么办呢？有办法，就用“漏壶”。漏壶传说还是五千多年前的黄帝发明的。有一天，黄帝面对着一只有裂纹的陶罐，看着水一滴一滴地从裂纹中慢慢渗出，时间越长，漏出的水越多，就产生了用它来计量时间的想法。
西汉时期的铜漏壶传说毕竟不是很可靠，可靠的文字记载表明，早在3000年前，我国就已将漏壶计时用在了军事方面。那时，部队扎营处的水井旁边都要挂上一把漏壶，一方面为士兵指示水源，一方面作为时间流逝的标志。水井边上有值班的士兵，随时往壶里添水，还要根据漏壶指示的时间，定时敲响竹筒报告时间。可惜的是，这种早期的漏壶都未能传下来。现在我们能见到的最早的漏壶是距今2000年的西汉时代的。
在北京的中国历史博物馆保存有一套元朝制造的漏壶，非常精致。这套漏壶用铜制成，共4个，一个接一个地放在阶梯形的座子上，最上面的壶里装满了水。然后打开位于下方的壶口，让水从那里慢慢地漏出。这样，依次通过四个铜壶，漏到受水壶里。受水壶中有一个铜人，抱着一根可以上下活动的漏箭，上面刻有时刻。漏箭下端装一个浮舟浮在水面。受水壶的水逐渐满起来，人们从漏箭上升的位置就可以知道时间了。
由于漏壶是用水来算时间的，人们又把它叫做日天壶、夜天壶、平水壶、分水壶、下水壶、退水壶、“水钟”等。
同样的道理，用沙漏也可以计算时间。沙子从上边的漏斗往下落，看下边砂的存量就可知道时间。上边沙子漏完后，可以倒过来再用。这就是“砂钟”了。
还有一种“火钟”，是在香炉上点着香，在香上标上刻度。只要看香烧到哪里，就知道时间了。有趣的是一种“火闹钟”，那是一根横卧的香，古人在一定的时间刻度上，挂上用棉纱线悬着的两个小铜球。当香烧到那个时间时，棉纱线烧断了，铜球就落在底下的铜盘里，发出清脆的“咣”声，这就把熟睡的人唤醒了。
我国自古以来就有珍惜时间、遵守时间的好传统，古人很好地利用了这些早期的计时工具来安排各种活动。在这里，我们讲一个与计时有关的古代故事，希望对你有所启示。
约公元前500年，齐景公与邻近的燕国交战，但屡战屡败，心下十分烦恼。这时有人推荐一个叫司马穰苴的人来带兵，说他能文能武，文能团结大众，武能统率全军，而且令出必行，是个难得的将才。齐景公一听很高兴，就任命他为将军，还派了一个亲信大臣庄贾去做监军。司马穰苴接受任命之后，就在朝廷上与庄贾约定：明天中午准时到军营受令。
第二天上午，司马穰苴在军营吩咐部下：“立表下漏，待贾。”于是，部下在军营大门口竖起一根木杆，充当日晷的指针，观看太阳的影子；再在木桩上挂起了漏壶，开始滴水。等到木杆的影子指向了正北方时，漏壶也显示出到了中午的时刻。可是，庄贾还没来到。司马穰苴就命令部下把木杆和漏壶拿走，不再等庄贾了。
原来，庄贾在家里与家人及朋友饮酒话别，耽误了时间，一直到了下午才来到军营。你猜司马穰苴拿庄贾怎么样？是叫他写个检查，下不为例，还是严厉批评，给他一个处分？不！司马穰苴马上叫部下将庄贾押过来，宣布他不遵从军令，立即处以斩刑——杀头！这样一来，对官兵的震动很大。大家知道这个将军执法严厉，于是训练、作战都不敢马虎。以后，齐军果然打了胜仗。知识点司马穰苴田穰苴是继姜尚之后一位承上启下的著名军事家，曾率齐军击退晋、燕入侵之军，因功被封为大司马，世称司马穰苴。后因齐景公听信谗言，田穰苴被罢黜，未几抑郁发病而死。由于年代久远，其事迹流传不多，但其军事思想却影响巨大，司马迁赞曰：“闳廓深远，虽三代征伐，未能究其义。”
时钟的发明
1655年春天，一个伸手不见五指的深夜，荷兰海牙这座美丽的城市已进入了梦乡。而城外一座高山上的天文观测站，却是灯火通明，人们正在紧张的工作。只见一位三四十岁的中年人，胡子长长的，面容憔悴，正在望远镜前聚精会神地观测星空。从他的脸色可以看出，他已经这样连续工作好多天了。他现在是用自己设计制造的一台天文望远镜，观测地球的姊妹星——土星。
只见他的双手把住望远镜筒，不时地进行调节，全神贯注地观测夜空上的目标。
“啊！我看见土星的卫星了！”他突然发狂似地喊了起来。别人以为他出了什么意外，纷纷跑到他的观测室来，可是，一进门却见他安然无恙。他手舞足蹈像个孩子似的告诉大家，说他看见土星的卫星了。顿时，大家争先恐后地挤到他的望远镜前观看起来，果不其然，土星的卫星进入了众人的眼帘。大家不由得齐声欢呼起来。
这颗卫星后来被称为土卫六。最先观测到土卫六的这位中年人，就是著名的物理学家、天文学家和数学家惠更斯。
惠更斯于1629年4月14日出生在荷兰海牙。他的父亲是一位外交官，也是赫赫有名的法学教授。他很重视孩子的教育。他原本希望惠更斯长大以后能够继承他的事业，成为举足轻重的法学家，所以聘请家庭教师对惠更斯进行有关法学的启蒙教育。
惠更斯但是，聪明的惠更斯对枯燥的法律条文并不感兴趣，他常常利用课余时间，描绘各种想象中的机械图形，有时还自己动手把它们制作成模型。
有一天，老师无意中看到班里最小的学生惠更斯所做的模型，非常生气，训斥道：“你怎么可以把时间浪费在这些没用的东西上呢？我一定要告诉你父亲。”
说完，老师马上把模型拿去给惠更斯的父亲看，并请他责备惠更斯。不料父亲看到模型，把弄了一番，反而赞不绝口地说：“做得太好了，真没想到我儿子有这样的天才。老师，我们应该顺应孩子的性情来教导他，不能强迫孩子学习他不感兴趣的东西啊！”
因为惠更斯有这样一位开明的父亲，使他从小就受到了良好的家庭教育。他入学很早，能够循着自己的兴趣自由向前发展，专心研读他喜爱的科学方面的书籍。
16岁那年，惠更斯以优异的成绩考入了著名的莱顿大学，专门学习数学、天文学和物理学。由于从小打下良好的科学基础，他在大学期间，成绩总是名列前茅。
1647年，他转入布勒达大学学习数学和法律。1655年，惠更斯获得法学博士学位。
大学毕业后，惠更斯曾先后出国到法国巴黎和英国伦敦。在国外，他结识了许多当时著名的专家和学者，其中包括牛顿以及和他一起创立微积分理论的莱布尼茨等，这对他以后在科学事业上做出成就无疑是很有帮助的。
惠更斯大学毕业后，很快出版了一本关于二次方程式的数学著作，引起学术界的注意，一时名声大噪。
不久，惠更斯致力于光学的研究，发现光是以波的形态传送的。这个重大的发现，确立了他在学术界的地位。但是，惠更斯并不因此而感到满足，他经常勉励自己说：“现在，我已经小有名气，我必须珍惜这得来不易的声名，继续努力，挖掘出更多的宇宙、自然的奥秘。”是的，正是因为他有不断进取，执著的追求，才使他做出许多重大的科学发现。
1655年，惠更斯利用自己设计的小望远镜观测土星，发现土星的周围环绕着一圈光环。9年后，惠更斯又发现了土星的第六颗卫星，即土星的最大的卫星——泰坦（土卫六）。这些发现，使人类对土星的研究，向前迈进一大步。
另外，在星云研究方面，惠更斯也有很大的贡献。他不但是世界上第一位发现猎户座腰带三星下面有一群大星云的天文学家，同时，他也发现这群星云，被一层淡绿色扇形的明亮星云所包围。
我们都知道，天文学家观察并记录天上的星辰时，对时间的准确性要求很高，但是，惠更斯那个时代的计时器准确性却非常低，他为了这个问题简直伤透了脑筋。
有一天，因为时间的误差，惠更斯错过一次观察土星的机会。这引起了他的思索，他不禁想到：“既然没有人能够发明出更准确的时钟，我为什么不动手研制呢？”
惠更斯说做就做，他绞尽脑汁，日夜苦思，终于设计出一座活动摆钟，为人类计时器带来革命性的进步。提到惠更斯的发明，我们不得不由计时器的发展谈起。
在没有钟表以前，人们所用的计时工具叫做“日圭”或“圭表”，它利用阳光照射在物体上所投射的影子来计时，和现在所说的“日晷仪”差不多。
最初的日圭是泥土制造的，也叫“土圭”。土圭有一块平放的土板叫“圭”，上面有刻度；土板的一头插一根小竹竿或小木棒，叫做“表竿”，表竿的影子落在哪个刻度上，就表示什么时刻。
后来，有人把长方形的日圭做成圆盘形，还把一天分为12个时辰，刻在圆盘上，成了圆形的圭，以后再经过改进，成了较精确的日晷仪。
日晷仪有一个缺点，就是只能在有阳光的白天使用，到了晚上，或是碰到阴天、雨天，便不管用了。因此，有些地方的人使用特制的蜡烛、香、漏等来计时。最简单的漏，只是个盛水的罐或壶，内壁有刻痕，底部有个小洞，让水一点一滴地漏出，然后人们便可以由水面的高低得知时间。此外，漏也可以用沙来计时，叫“沙漏”。但是，用漏计时必须有人看管，而且做得越精细，费用就越高，所以只有皇宫、政府机关、寺庙等使用，普通人家是无法装用的；同时，漏的准确度也不高摆钟构造，并不是理想的计时工具，于是又有人发明了机械钟。
最早的机械钟叫“塔钟”，约在13世纪发明成功。这种钟架在高塔上，利用重锤下坠的力量带动齿轮，齿轮再带动指针走动，并用“擒纵器”控制齿轮转动的速度，以得到比较正确的时间。但是，利用重锤驱动的钟，只能高高地架在塔上，很不适用。因此，德国人彼德·亨利，在1500年发明了用弹簧驱动的钟。当意大利科学家伽利略发现物体摆动时，不管弧度多大，它来回摆动一次的时间永远相等。不久，他把他的发现发表出来。几年后，惠更斯读到伽利略的论文，他禁不住想道：
“既然物体的摆动有等时的特性，那么，如果能利用物体摆动的力量来驱使钟里的齿轮转动，不是可以得到更准确的时间吗？”
想到这里，惠更斯非常兴奋，立刻进行计时器的实验。失败了，又失败了……他孜孜不倦，功夫不负有心人，经过一连串的实验后，惠更斯终于设计出一个钟摆机构，取代塔钟里的平衡轮，并在1656年委托制钟匠，成功地制造出第一座实用的摆钟。
可是，惠更斯对摆钟的准确度并不满意。他继续研究，不久，又在齿轮上加装一根弹簧，把它改良成现在所说的“摆轮”，使摆钟的误差每天不超过2分钟。第二年，惠更斯获得了摆钟的专利权，并出版了《摆钟》一书。
由于惠更斯在物理学、天文学和数学等方面都做出了杰出的贡献，1663年，他成为英国伦敦皇家学会的第一位外国会员。1665年，惠更斯应路易十四的邀请去法国。第二年法国皇家科学院成立，他被选为会员。著名的“惠更斯原理”，就是在法国提出的。惠更斯原理是光的波动理论的核心。
惠更斯毕生致力于自然科学的研究，取得了卓越的成就。他为人忠诚、谦逊、诚恳，他的成就的取得，一方面是由于他具有坚强的毅力，不怕困难，不怕挫折，不怕权威，敢于坚持科学真理的英雄气概；另一方面是与他的老师、父亲的教育，尤其是笛卡尔的光辉的学术思想的影响和哺育分不开的。知识点土卫六土卫六泰坦是土星最大的一颗卫星。由荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯于1655年3月25日发现，它也是在太阳系内继木星伽利略卫星发现后发现的第一颗卫星。由于它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，因此被视为一个时光机器，有助我们了解地球最初期的情况，揭开地球生物如何诞生之谜。
温度计的诞生
人类早就对大自然中的温度不同有所感受了：夏季的酷热，冬季的寒冷；火的烫手，冰的刺骨……不过，那时人们对温度高低的辨别并没有一个标准。
随着社会的进步与发展，人们越来越需要一把测量温度的“尺子”。我国人民在这方面也积累了许多有益的经验。据记载，战国时期，我国人民就知道将水存放在瓶内，通过观察水是否结冰来推测气温下降的程度；汉代初期，有了以冰测温的办法，即通过观察冰的状态，了解气温。不过，发明温度计的，是意大利科学家伽利略。
伽利略于1564年2月15日出生在意大利的比萨城。他从小就表现出强烈的求知欲望。大自然中的一草一木，天空中的星星、太阳，都能引起他极大的好奇。他在17岁那年，按照父亲的意愿，考上了比萨大学医科专业。
伽利略在学习医学的过程中，认识到人的生病与体温变化有很大的关系。也就是说，通过了解人的体温有助于确定其身体状态。可在当时，医生只能用手触摸病人，凭感觉来推测人体的大致温度。这种方法显然容易产生误差，并不精确。
伽利略想：能不能发明一种可以精确地测出病人体温的仪器呢？
于是，伽利略开始构思这种新仪器的使用原理。他想了许多办法，可一个个都被他自己否定了。
一天，他在沉思之中，看到一位小孩正在玩一种玩具。这种玩具据说是古希腊人发明的。它的结构很简单：在U形的玻璃管里装一半水，将弯管的一端用铅球密封，另一端用玻璃球密封，使管中的空气跑不出来。玩的时候，在铅球下加热，U形管中的水就会向回退缩；移开铅球下的火源，铅球冷却，水就会升到原来的位置。
伽利略看着看着，产生了一个新的想法：“为什么不根据热胀冷缩的现象来制作呢？”
于是，伽利略便对热胀冷缩现象进行进一步的研究，并在此基础上设计了许多方案。然而，科学发明不可能一蹴而就，他的方案又一次次的失败了。
寒来暑往，10余年的时间过去了。1593年，伽利略发明了第一支空气温度计。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。它的一端制成空心圆球形；另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距离地标上刻度。这样，当外界温度升高时，玻璃球内气体膨胀，使玻璃管中水位降低；反之，温度较低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就上升。
酒精温度计空气温度计的发明，导致了体温计的问世。伽利略的一位朋友、帕多瓦大学医学教授桑克托留斯，一直在关注着伽利略研制温度计的进展。当他看到世界上第一支空气温度计后，按照自己的设想和诊病需要，对气体温度计进行了改进，在1600年制成了世界上第一支体温计。
第一支空气温度计虽能测定温度，但人们发现它的测定结果并不精确，因为气体温度计下端是与大气相通的，玻璃管中的水位高度不仅受到空心球中空气温度的影响，而且还受到大气压强的影响。也就是说，即使温度不变，玻璃管内的水的高度也会有所差异。
先进的数显电子温度计此时，伽利略手头的其他研究工作十分繁忙，他没有精力对空气温度计进行改进。他的学生斐迪南在老师的指导下，决定用液体代替空气温度计中的空气。
1654年，斐迪南经过对各种液体的试验之后，研制出了世界上第一支酒精温度计。它是往玻璃球里注入适量酒精，再加热玻璃球，用酒精蒸气赶跑玻璃管中的空气，然后迅速把玻璃管口封死。这样，它就可以避免大气压强的影响。
可是，经过一段时间的使用，人们发现，酒精温度计也存在不足之处，即当用它测开水的温度时，温度计内一片模糊。原来，水的沸点是100℃，酒精的沸点是78℃，因此将酒精温度计置于开水之中时，酒精早已变成气体了。显然，只有用高沸点的液体代替酒精，才能解决这一问题。1659年，法国天文学家布里奥，利用水银沸点较高的特性，制成水银温度计。这种温度计可测得357℃的高温，也可测得-39℃的低温。
随着科学技术的发展，人们对测温仪器的要求越来越高。到了19世纪末20世纪初，许多科学家运用各种物理原理，发明了多种形式的新型温度计，如电阻式温度计、辐射式高温计、光测高温计、氢温度计等。知识点体温计体温计是一种最高温度计，它可以记录这温度计所曾测定的最高温度。用后的体温计应“回表”，即拿着体温计的上部用力往下猛甩，可使已升入管内的水银，重新回到液泡里。其他温度计绝对不能甩动，这是体温计与其他液体温度计的一个主要区别。
显微镜的发明
美丽的大自然神秘莫测、千变万化，它不断地给人类展现一幅幅五彩缤纷的宏观画面。浩瀚的天穹，无际无边。白天，阳光普照；夜晚，星移斗转。而在我们生活的地球上，既可看到千姿百态的植物王国，又能一睹种类众多的动物世界。然而，大自然还富有一个用肉眼永远见不到的色彩斑斓的微观世界，在频频向人类招手微笑，而第一个走进这一世界的使者是诞生在300多年前的荷兰生物学家列文虎克。
这位出身于荷兰德尔夫特市一位普通工匠家庭的生物学家，只上过几年学。16岁时，父亲去世，迫使他离开了学校，在阿姆斯特丹一家杂货铺里当学徒。
白天，他忙碌在柜台、杂货和顾客之间；夜晚，当店铺关门以后，在昏暗的灯光下，列文虎克很快进入了另一个世界。他把从书摊租来或从别人那里借来的各种书籍拿出来，有历史、天文、数学、地理，还有动物学和植物学，一本一本地如饥似渴地阅读起来。书本向他展示了一个又一个神话和传说，一个又一个自然万物的更迭盛衰，他简直着迷了。夜很深了，人们都已进入了甜蜜的梦乡，只有隔壁那家眼镜店的工匠们磨制镜片的沙沙声，在陪伴着他挑灯夜读。
一天深夜，他看书看得两眼发花，头脑发胀，于是他从小屋里走了出来。当走到眼镜店的作坊前，他看见工匠们正在用熟练的双手，不知疲倦地磨着镜片。看着看着，他忽然想起曾听人家说过，上等明净的玻璃，可以研磨成小小的凸透镜，通过这种镜子看东西，能使小东西变大许多倍。于是他赶紧凑到一位年老的工匠身边，请求说：“老爷爷，求您教给我磨制镜片的手艺吧！我不会占用您太多时间的。”
显微镜从此，一有闲空，列文虎克就来到这家眼镜店学习，很快便掌握了磨制镜片的技术。
不知多少个夜晚，他跪在作坊的一角，用工匠们扔掉的水晶片在磨具上磨呀磨。手磨破了，腿跪麻了，裤子也磨破了两个大洞。他一心扑在镜片上，忘了白天店铺一天的劳累，忘了时间已经到了凌晨。
一天早晨，他终于磨出了一块小巧玲珑、光亮夺目的凸透镜。它很小，但却可以将物体毫不变形地放大200倍。他把制成的镜片，镶嵌在木片挖成的洞孔内。随后找来了一根鸡毛放在镜片下，发现那一根根绒毛像树枝一样粗地排列着。他还观察了十几种树木和各种植物的种子，研究它们的纤维组织。在他的镜片下，跳蚤和蚂蚁的腿也都变得粗壮而强健。一切是那么神奇，他几乎不敢相信自己的眼睛，然而这又确确实实是他在镜子里看到的。
为了探索自然界更多的秘密，列文虎克决定磨制更精密的镜片。他感到原有的镜片放大倍数不够，而且木制的镜架既粗糙又笨拙。他苦思冥想，设计出了把两个镜片嵌在铜、银或者金制的圆形管子两头，中间安一个旋钮，用来调节两个镜片的距离，这样，就可以看到更清楚的图像了。这就是世界上最早诞生的金属结构的“显微镜”。
列文虎克用这架显微镜不停地观察、不停地记录，他几乎将生活中所有微小的东西都观察到了。他观察的东西越广泛，兴趣就越高涨，而镜子底下的微观世界就越吸引着他。
6年的学徒生活结束了，他回到了德尔夫特，独自开设了一家布匹商店。尽管商店的生意紧张，工作忙碌，他仍然没有放弃制造显微镜和他的科学观察工作。不久，他关闭了布匹商店，在市政府谋取了一份传达员的工作。他除了按时开关大门，准时敲钟报时以外，把所有闲下来的时间全部投入用显微镜观察自然现象的业余爱好。
1665年，列文虎克观察了动物组织的毛细血管。意大利人虽然四年前就发现了这些连接动脉和静脉的毛细血管，但列文虎克却第一次观察到了血液在这些毛细血管里的流动。1674年，他刺破手指，好奇地观察起血滴来。他发现在这流动的红色液体中竟有许多像小车轮一样在滚动的血液细胞，它是使血液呈红色的红细胞，他把这个发现立刻描画下来，并寄给当时的最高学术机关——英国皇家学会。于是他成了第一个看见并描述红细胞的人。
1675年的一天，列文虎克忽然想看看水滴放大了是什么样儿，于是他在花园的水池里吸取几天前下雨时积贮的雨水，放到显微镜底下观察。这一瞧可把他吓呆了。显微镜下，惊讶不已的列文虎克看到好几十个他称之为“微型动物”的东西，在那一小滴雨水中浮游着、扭动着，它们有的像小圆点在团团打转，有的弯弯曲曲像细线一样地摆动，有的则灵巧地徘徊前进，熙熙攘攘，活像一座动物园。
为了进一步证明这一惊奇地发现，他洗干净一个盘子，收集了清洁的水，用显微镜观察，发现里面并无那些小东西，而把这盘水积了几天灰尘后再观察时，竟在里面找到了成千上万个“微型动物”。
此后，他又从河水、井水、污水等凡是能找到水的地方弄水来进行观察，都发现有这样一个芸芸众生的“微生物”世界，特别在那些污水、脏水里更加繁多。由此列文虎克得出结论，有一种人们用肉眼看不到的微小生物（即微生物，其中大部分为细菌），存在于人们生活的周围。他是历史上第一个看到微生物的人。虽然当时他还不知道这些微生物与人有什么关系，但是他深信不疑这一发现的重要性，显微镜下的微生物世界他将发现的结果整理出来并绘制成图，写信寄给英国皇家学会。他以大量的不可否认的资料证实了微生物的存在，向人们展现了一个肉眼看不见的微观世界，他本人由此成为微观世界接待的人类的第一个使者。
然而皇家学会里的大科学家、大学者们却对此项发现感到震惊和怀疑，他们不敢相信列文虎克信中所叙述的内容。直至1677年，皇家学会会员罗伯特·胡克（英国物理学家、天文学家）依照列文虎克的说明做了一台显微镜，用这台显微镜，胡克亲眼真确地观察到了列文虎克来信中叙述过的发现。列文虎克一生的探索，20年的观察，终于被承认了。英国皇家学会吸收他为会员。人们从四面八方涌来，向这位年老的传达员请教各种各样的问题，就连高贵的英国女王也给他发来了贺信。
从此以后，他继续在微观世界中探索，他从自己的牙齿上刮下牙垢，混进一滴水，发现里面也充满了许多极小的微生物。接着他又获得了一个有趣的发现。他刚刚喝完热气腾腾的咖啡后，又刮下一些牙垢来观察，却发现显微镜下看到的只是一片片一动不动的微生物尸体。于是他机敏地作出判断：滚烫的咖啡把那些微生物杀死了。
光阴荏苒，他不断地认真细致地观察，并把他所观察到的新发现，源源不断地写信给英国皇家学会，直到他90岁逝世那年为止。他一生共向英国皇家学会寄送375篇研究论文，还向法国科学院寄送了27篇论文。他撰写的《列文虎克发现的自然界的秘密》是人类关于微生物的最早的专门著作。知识点红细胞红细胞也称红血球，在常规化验中英文缩写成RBC，是血液中数量最多的一种血细胞，同时也是脊椎动物体内通过血液运送氧气的最主要的媒介，同时还具有免疫功能。成熟的红细胞是无核的，这意味着它们失去了DNA。红细胞也没有线粒体，它们通过葡萄糖合成能量。
望远镜小记
17世纪初，在荷兰的米德尔堡小城，眼镜匠利珀希几乎整日在忙碌着为顾客磨镜片。在他开设的店铺里各种各样的透镜琳琅满目，以供客户配眼镜时选用。当然，丢弃的废镜片也不少，被堆放在角落里的废镜片成了利珀希三个儿子的玩具。
一天，三个孩子在阳台上玩耍，小弟弟双手各拿一块镜片靠在栏杆旁前后比划着看前方的景物，突然发现远处教堂尖顶上的风向标变得又大又近，他欣喜若狂地叫了起来，两个小哥哥争先恐后地夺下弟弟手中的镜片观看房上的瓦片、门窗、飞鸟……它们都很清晰，仿佛是近在眼前。利珀希对孩子们的叙述感到不可思议，他半信半疑地按照儿子说的那样试验，手持一块凹透镜放在眼前，把凸透镜放在前面，手持镜片轻缓平移距离，当他把两块镜片对准远处景物时，利珀希惊奇地发现远处的视物被放大了，似乎就在眼前，触手可及。
这一有趣的现象被邻居们知道了，观看后也颇感惊异。此消息一传开，米德尔堡的市民们纷纷来到店铺要求一饱眼福，不少人愿出一副眼镜的代价买下可观看物景变近的镜片，买回去后当做“玩具”独自享用，结果废镜片成了宝贝。受此启示，具有市场经济头脑的利珀希意识到这是一桩有利可图的买卖，于是向荷兰国会提出发明专利申请。
1608年10月12日，国会审议了利珀希的申请专利后给予了回复，受理的官员指着样品对发明人提出改进要求：能够同时用两只眼睛进行观看。“玩具”是大类，申请专利的这个玩具应有具体的名称，利珀希很快照办了。接着他又在一个套筒上装上镜片，并把两个套筒联结，满足了人们双眼观看的要求，又经过冥思苦想将这个玩具取名为“窥视镜”。这一年的12月5日，经改进后的双筒“窥视镜”发明专利获得政府批准，国会发给他一笔奖金以示鼓励。
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了，意大利科学家伽利略得知这个消息之后，就自制了一个。第一架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后，他制作的第二架望远镜可以放大8倍，第三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他做出了能放大30倍的望远镜。伽利略用自制的望远镜观察夜空，第一次发现了月球表面高低不平，覆盖着山脉并有火山口的裂痕。此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动，并作出了太阳在转动的结论。
几乎同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，这种望远镜由两个凸透镜组成，与伽利略的望远镜不同，比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。
开普勒伽利略的天文望远镜与荷兰利珀希发明的望远镜一样，都是由凹凸两透镜组成的，包括开普勒望远镜，均被称为“折射式望远镜”。由于镜片的色散作用，“折射式望远镜”看到的景物都带有彩色的边缘，如何消除透镜的“色差”这一缺陷呢？英国科学家牛顿试图解决这个难题。
牛顿用棱镜片做科学实验，观察发现棱镜片能把白光分解成七色，这意味着镜片可以把不同颜色的光聚集到不同的点，从而产生一种模糊而带色的影像。牛顿在研究光的折射课题后，提出了“反射现象”的思路来设计望远镜。他认为光本身是一种折射率不同的复杂混合物，它是有规律的，一旦光线的反射角等于它们的入射角的时候，假如以反射现象为媒介，而且只要能够找到一种反射材料，就可避免“色差”的缺陷。
1668年，牛顿把这个设想变成了现实，制成了世界上第一台反射式望远镜，这台轻巧的望远镜镜筒直径约有25毫米，全长约为150毫米。
超大天文望远镜不久，牛顿又对望远镜进行改进，1672年，牛顿做了一台更大的反射望远镜，送给了英国皇家学会，这台望远镜至今还保存在皇家学会的图书馆里。1733年英国人哈尔制成第一台消色差折射望远镜。1758年伦敦的宝兰德也制成同样的望远镜，他采用了折射率不同的玻璃分别制造凸透镜和凹透镜，把各自形成的有色边缘相互抵消。但是要制造很大透镜不容易，目前世界上最大的一台折射式望远镜直径为102厘米，安装在雅弟斯天文台。1793年英国人赫瑟尔制作了反射式望远镜，反射镜直径为130厘米，用铜锡合金制成，重达1吨。1845年英国的帕森制造的反射望远镜，反射镜直径为182米。1917年，胡克望远镜在美国加利福尼亚的威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸（1英寸约为254厘米）。正是使用这座望远镜，哈勃发现了宇宙正在膨胀的惊人事实。
1930年，德国人施密特将折射望远镜和反射望远镜的优点（折射望远镜像差小但有色差而且尺寸越大越昂贵，反射望远镜没有色差、造价低廉且反射镜可以造得很大，但存在像差）结合起来，制成了第一台折反射望远镜。
第二次世界大战之后，反射式望远镜在天文观测中发展很快，1950年在帕洛玛山上安装了一台直径508米的海尔反射式望远镜。1969年在前苏联高加索北部的帕斯土霍夫山上安装了直径6米的反射镜。1990年，NASA将哈勃太空望远镜送入轨道，然而，由于镜面故障，直到1993年宇航员完成太空修复并更换了透镜后，哈勃望远镜才开始全面发挥作用。
由于可以不受地球大气的干扰，哈勃望远镜的图像清晰度是地球上同类望远镜拍下图像的10倍。1993年，美国在夏威夷莫纳克亚山上建成了口径10米的“凯克望远镜”，其镜面由36块18米的反射镜拼合而成。
2001设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“超大望远镜”，它由4架口径8米的望远镜组成，其聚光能力与一架16米的反射望远镜相当。现在，一批正在筹建中的望远镜又开始对莫纳克亚山上的白色巨人兄弟发起了冲击。这些新的竞争参与者包括30米口径的“加利福尼亚极大望远镜”，20米口径的大麦哲伦望远镜和100米口径的绝大望远镜。它们的倡议者指出，这些新的望远镜不仅可以提供像质远胜于哈勃望远镜照片的太空图片，而且能收集到更多的光，对100亿年前星系形成时初态恒星和宇宙气体的情况有更多的了解，并看清楚遥远的恒星周围的行星。
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