Podstawowym procesem pozwalającym opisać zjawiska powstałe w wyniku eksperymentów i doświadczeń nie tylko laboratoryjnych jest obserwacja. Często obserwowane przedmioty czy procesy są na tyle małe lub odległe, że niezbędne stają się przyrządy optyczne poszerzające możliwości ludzkiego oka. Do urządzeń uzbrajających oko umożliwiających dostrzeżenie obiektów małych lub mikroskopijnych zaliczamy lupy i mikroskopy o różnych poziomach zaawansowania i różnym przeznaczeniu. Do obserwacji zjawisk przyrody zarówno ożywionej jak i nieożywionej znajdujących się w dużej lub nawet bardzo dużej odległości służą natomiast lornetki, lunety i teleskopy.