原子力显微镜虽然名字里有“显微镜”这三个字，却是个地道的“冒牌货”——它并不像光学显微镜和电子显微镜那样利用电磁波或者微观粒子来“看”一个物体，而是通过一根小小的探针来间接地感知物体表面的结构。这根探针小到什么程度呢？让我们透过图1一睹它的真容吧。

图1 原子力显微镜探针的电子显微镜照片。引自文献[1]

我们可以看到，图中主要部分是一个长约100微米，宽约20微米的条状物，我们称其为悬臂。在悬臂的末端是一个更小的尖状物，最末端的直径一般只有十几个纳米，我们称它为针尖。针尖和悬臂合起来构成了一个完整的原子力显微镜的探针，一般使用硅或者氮化硅作为材料。可以说探针是原子力显微镜最为关键的部件。

看到这里可能很多朋友会问了，这样一根小小的探针如何帮助我们“看”到小至微米甚至纳米的物体？让我们来想象这样一个情景：我们想要知道湖面下一块礁石的形状，却又不方便潜到水下，该怎么办呢？我们可以坐在船上把一根长长的竹竿伸下去接触礁石。因为竹竿的总长度是固定的，我们可以通过竹竿露出水面的 长度推算出礁石表面某一点到水面的距离。这样测量几个点之后，虽然并没有真正到水下看到这块礁石，我们仍然可以大致知道它的形状。