Ein Mikroskop (von griech. skopein „beobachten“) ist ein optisches Gerät zur vergrößerten Betrachtung kleiner Gegenstände; das Mikroskop vergrößert also den Sehwinkel, unter dem das Objekt wahrgenommen wird.
Im Prinzip besteht das Mikroskop aus zwei Sammellinsen kleiner Brennweite, die man Objektiv und Okular nennt. In der Praxis werden statt der einzelner Sammellinsen Linsensysteme verwendet. Das zu untersuchende Objekt wird meist auf eine Glasplatte gebracht und von einer Lichtquelle beleuchtet (Durchlichtmikroskop). Undurchsichtige Objekte können auch von oben beleuchtet werden (Auflichtmikroskop).
Der betrachtete Gegenstand wird möglichst nahe an die Brennebene des Objektivs gebracht, und zwar zwischen dessen einfache und doppelte Brennweite. Auf der anderen Seite des Objektivs entsteht dann außerhalb der doppelten Brennweite ein vergrößertes, reelles Zwischenbild des Gegenstands. Man kann es durch das Okular wie mit einer Lupe betrachten. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: Man kann es mit dem auf unendlich eingestellten, also nicht akkommodierten Auge betrachten, indem man das Zwischenbild genau in der Brennebene des Okulars entstehen lässt. Meist aber stellt man das Okular so ein, dass von dem Zwischenbild ein virtuelles Bild im Abstand der sog. deutlichen Sehweite d (\(\approx\) 25 cm) entsteht; das Auge muss dann auf diese Entfernung akkommodiert werden (Abb.).
Die Vergrößerung VM des Mikroskops ergibt sich als Produkt aus den Vergrößerungen Vob des Objektivs und Vok des Okulars:
\(V_\text M = V_\text{ob} \cdot V_\text{ok}\)
Man nennt die Entfernung zwischen der bildseitigen Brennebene des Objektivs und der ihr zugewandten Brennebene des Okulars (also den Abstand zwischen Fob und Fok) die optische Tubuslänge t des Mikroskops. Mit der deutlichen Sehweite d gilt dann die Formel
\(V_\text M = \dfrac {t \cdot d} {f_\text{ob} \cdot f_\text{ok} }\)
Die maximale Vergrößerung liegt für sichtbares Licht bei etwa 2000. Eine weitere Erhöhung dieses Werts ist sinnlos, weil sie nicht mehr Einzelheiten sichtbar macht. Dies liegt daran, dass außer der Vergrößerung für die Qualität des Mikroskops auch sein wellenlängenabhängiges Auflösungsvermögen eine Rolle spielt: Bei einem Lichtmikroskop können zwei Punkte im Abstand von ca. 160 nm gerade noch getrennt werden.
Neben dem hier beschriebenen Lichtmikroskop, das elektromagnetische Wellen verwendet, gibt es unter anderem auch noch das Elektronenmikroskop und das Rastertunnelmikroskop, die Elektronenstrahlen bzw. Quanteneffekte zur Abbildung nutzen.