生物学的发现和发展与物理学仪器设备的发展密不可分。1933年第一台透射电镜诞生，1965年第一台商品扫描电镜问世，它为人类更精细地研究物质的表面结构提供了方便。扫描电镜下观察到的图像连续可调，有三维立体感。1982年第一台扫描隧道显微镜由国际商业机器公司研制成功，它在研究物质表面结构、生物样品、微电子技术等领域是很有效的工具。在生命科学领域，它能得到直接真实的三维结构图像。1986年诺贝尔物理奖授予德国的恩斯特·鲁斯卡、格尔德·宾尼和瑞士的H·罗赫尔，肯定了他们在设计或发明电子显微镜和扫描隧道显微镜中开创性的工作。相位差显微镜主要解决了清晰地观察活细胞和活组织的难题，由荷兰的弗里茨·泽尔尼克1934年发明，他独享了1953年的诺贝尔物理奖。