照相機是科學家最常用的工具之一。它能記錄我們的感覺所不能及的快速或緩慢變化的現象。例如，它能以微妙的曝光時間記錄最短暫的事件，能使我們看清一個蚊子飛行時翅膀抖動的實際過程。它還能以每天一幅的方式連續拍攝一個月，揭示一些物體緩慢變化的全過程，如花朵開放或植物生長。攝影也能“凍結”一顆子彈從槍膛中射出瞬間的運動狀態，還能連續記錄人或動物睡眠時的行為。
照相機能與許多高級光學儀器配用。天文學家能從望遠鏡拍攝的照片上研究出數千光年以外星系的性質，從而揭示宇宙的奧秘。它也能使我們認識行星表面的狀態。地理學家利用人造衛星拍攝的照片改進地圖的精度，而氣象學家則利用衛星雲圖準確地預報天氣變化。航空攝影能用於評估作物的生長情況和產量，也能用於研究地貌。專家們能利用攝影得到他們研究對象的詳盡和永久性的資料。
如將照相機裝在顯微鏡或電子顯微鏡上，便能記錄肉眼無法分辨的微觀世界。放大50倍便能看清肉眼剛能看到的纖小物體。對於更小的物體，膠片能記錄500至1000倍掃描電子顯微得到的三維顯微結構。某些顯微鏡能十分貼近被測物體，可得到數千倍的放大倍數。科學家通過照片研究金屬單晶的表面狀態或血液細胞。
這些專業攝影正日益成為科學研究的重要手段。它們能將研究對象逼真地再現在雜誌或圖書中，使人們及時瞭解科學的進展，得到有用的資料。工程師能從纖小物體和天然細胞的照片中得到啟示，產生建築結構的新思路。藝術家也能從微觀或宏觀世界的照片中產生創作的靈感。
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