原子力顯微鏡也是運用了類似的原理。如果我們用一根探針來靠近某個物體的表面，當針尖與表面距離非常小時（一般在幾個納米左右），二者之間會存在一個微弱的相互作用。從圖2我們可以看到，針尖與物體表面之間的作用力大小和它們之間的距離直接相關(guān)，距離非常近時（一般小于零點幾納米）二者之間的力是相互排斥的，如果它們的距離略微增大，互相之間的作用力又會由排斥轉(zhuǎn)變?yōu)槲?。也就是說，我們可以通過針尖與物體表面之間作用力的大小來計算二者之間的距 離，進而探測物體表面的結(jié)構(gòu)。這種作用力實際上在任何兩個原子或者分子之間都能觀察到，稱為范德華力，這也就是為什么這種儀器會被冠名“原子力”。

原子力顯微鏡的發(fā)明者巧妙地解決了這個難題。他們將一束激光投射到懸臂的上表面，激光被懸臂反射后又被檢測器接收。當懸臂沒有受力時，我們可以調(diào)節(jié)激光的位置使得反射之后的激光光束恰好到達檢測器的中心并保持入射激光光束的位置不變。一旦懸臂由于受力而發(fā)生彎曲，經(jīng)懸臂反射到達檢測器的激光必然會偏離檢測器的中心。通過激光束的反射，懸臂的彎曲程度可以被放大 1000倍，[3]這樣我們就能夠準確地測量出懸臂的彎曲程度（圖3）。我們可以再給針尖－懸臂－激光光束的完美組合配上一部精確控制的馬達，使得探針能 夠以非常小的尺度在物體表面上移動，再加上必要的計算機軟件輔助，我們就能夠準確地探測到物體表面的微觀結(jié)構(gòu)。

前面說了這么多，很多朋友可能已經(jīng)等不及要一睹原子力顯微鏡的真面目吧？圖4展示的就是一臺很常見的原子力顯微鏡。也許有的朋友看過之后會失望：如此精密先進的儀器卻是“其貌不揚”！不過千萬不要小瞧它的威力。讓我們來看看原子力顯微鏡“看”到的玻璃表面是什么樣子（圖5）。

圖4 一臺典型的原子力顯微鏡。