تلاش برای دیدنِ سطوح بسیار نازک‌، از مهم‌ترین فعالیت‌های علمیِ آزمایشگاه‌های جهان است. این کار، بسیار مشکل و معمولاً غیراقتصادی است. کدام کار؟ دیدنِ مستقیم سطوح بسیار نازک مانند سطح کف دریا یا سطح اتم. روش معمول برای دیدن چنین سطوحی غیرمستقیم است؛ یعنی جمع‌آوری داده‌های دقیق و پردازش آنها توسط رایانه‌ها و تبدیلشان به تصاویرِ دیدنی. در مقاله‌ای که می‌خوانید، شما را با چگونگی کسب اطلاعات از سطوح نادیدنی و تبدیل آنها به مدل‌های دوبُعدی و سه‌بُعدی آشنا می‌کنیم. این همان کاری است که میکروسکوپ نیروی اتمی انجام می‌دهد.
شبیه‌سازی کف دریا که با استفاده از داده‌ها صورت می‌گیرد، مدت‌هاست که در تحقیقات و مطالعات اقیانوس‌شناسی به کار می‌رود. اقیانوس‌شناسانِ اولیه به انتهای کابل‌های بلند وزنه‌هایی می‌آویختند و ته دریا می‌‌فرستادند. این وزنه‌ها کف دریا را می‌پیمودند و ناهمواری‌ها و شیارهای آن را از طریق کابل‌ها روی کاغذهای شطرنجی نقش می‌کردند.

اقیانوس‌شناسان جدید، کابل و وزنه را به کناری نهاده‌اند و فناوری رادار را به خدمت گرفته‌اند. آنها امواج صوتی را از یک کشتی اقیانوس‌پیما به کف دریا گسیل می‌کنند و با ثبت فاصلة کف با منبع گسیل‌کننده ناهمواری‌های کف را ترسیم می‌نمایند.
ماهواره‌ها هم به همین روش می‌توانند امواجی را به اعماق ناشناختة فضا بفرستند و با محاسبة زمان رفت و برگشت، فواصل را اندازه بگیرند.
در میکروسکوپ نیروی اتمی نیز از این روشِ دیدن استفاده می‌شود. AFM پیمایشگری را روی سطح ماده حرکت می‌دهد. همزمان با حرکت این پیمایشگر بر سطح ماده، نیروی مکانیکی بین کاوشگر و ماده محاسبه می‌شود. این داده‌ها برای به تصویر کشیدن سطح اتم در رایانه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در اینجا آزمایشی را به شما معرفی می‌کنیم که شما را با رفتار یک میکروسکوپ نیروی اتمی آشنا می‌کند. با این آزمایش می‌توانید بدون دیدنِ مستقیم، داده‌هایی را از درون یک جعبة دربسته استخراج کنید و با استفاده از آنها تصاویری دو و سه‌بُعدی از سطح درونی آن ترسیم نمایید.

یک جعبه کفشِ خالی را بردارید و از دوستتان بخواهید که یک وسیلة مجهول درون جعبه درست وسط آن بچسباند و در آن را هم محکم ببندد. حالا کاغذی شطرنجی، مانند تصویر زیر، روی آن بچسبانید. (اگر چاپگر دارید، روی تصویر کلیک کنید و نسخة با کیفیت بالاتر را داونلود کنید و از آن پرینت بگیرید.)

سپس با یک میل بافتنی صفحه را سوراخ سوراخ کنید و با کمک همان میل بافتنی ارتفاع شیء مجهول از کفِ جعبه را در نقاط مختلف اندازه بگیرید. حواستان را جمع کنید که فقط ارتفاع میلة بافتنیِ فرورفته داخل جعبه را اندازه نگیرید، بلکه ارتفاع جعبه را هم محاسبه کنید. مثلاً اگر ارتفاع جعبه 14 سانتی‌متر است و میل بافتنی در آن نقطه 7.5 سانتیمتر فرو رفته است. باید 7.5 را از 14 کم کنید تا ارتفاع شیء مجهول از کف جعبه به دست آید.

پس از اینکه ارتفاع‌های نقاط مختلف را اندازه گرفتید، کافی است تا این فایل را داونلود کنید و به کمک آن حدس بزنید داخل جعبه چه چیزی وجود دارد. خوب، چطور این حدس را زدید؟ درست است: به کمک شکلی که از سطح شیء مجهول به دست آورده ‌اید.
فایلی که برای این کار در اختیار شما قرار داده شده، یک صفحة گسترده است که توسط نرم‌افزار Excel طراحی شده است و شما هم می‌توانید مشابه آن را تولید کنید.

شکل بالا نتیجه انجام آزمایش جعبه دربسته برای یک جسم هرم مانند است.
جدول 15×15 بالای صفحه در واقع همان کاغذ مشبکی است که شما روی جعبه چسبانده‌اید. حالا کافی است که ارتفاع شیء مجهول را در هر نقطه به کمک میل بافتنی اندازه بگیرید و آن را در خانة متناظر آن در فایل Excel ذخیره کنید. همانطور که اعداد وارد برنامه می‌شوند، نقشة سطحِ شیء مجهول که اصطلاحاً به آن «نقشة توپوگرافی» می‌گویند، کامل‌تر می شود.