原子力顯微鏡是利用檢測樣品表面與細微的探針尖端之間的相互作用力（原子力）測出表面的形貌。
探針尖端在小的軔性的懸臂上，當探針接觸到樣品表面時，產生的相互作用，以懸臂偏轉形式檢測。樣品表面與探針之間的距離小于3－4nm，以及在它們之間檢測到的作用力，小于10－8N。激光二極管的光線聚焦在懸臂的背面上。當懸臂在力的作用下彎曲時，反射光產生偏轉，使用位敏光電檢測器偏轉角。然后通過計算機對采集到的數據進行處理，從而得到樣品表面的三維圖象。
