研究表明人类接收的信息中视觉占80%左右，呈现人们面前的缤纷世界，是基于物质反射的可见光波对人眼作用的结果，例如我们可以用眼睛看到一片生机盎然的绿色植物（图1a）。但人类并不满足于肉眼的观察，而希望深入观察物质世界的内部。放大镜和光学显微镜是人类最早发明的用于观察微观世界的仪器。用光学显微镜可以观察到组成植物的木质素细胞（图1b）。但随着时间的推移，光学显微镜无论如何改进，其分辨率都很难再进一步提高。
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图1 （a）木质素植物（照相机）， (b)木质素细胞（光学显微镜）， (c) 新冠病毒（电子显微镜）[1]
我们知道两个点如果能被光学设备区分开，需要满足瑞利判据（Rayleigh Criterion），见图2，它是衡量光学仪器解析能力的度量。能分辨的最小距离δ 近似表示为,
