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人类使用的各种显微镜观察极限是原子，对尺度极小的原子核和电子还无法观察。
题主给出的照片是我们实验中很常见的高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像，上面最多能分辨出原子级的晶格点阵，因为透射电子显微镜的分辨率极限就在原子这个量级上。首先要明确原子的尺度是在0.1纳米 (nm) 左右，也就是10负十次方米，而原子核的尺度是在fm 量级，也就是10负十五次方米。原子核原子核的尺度相差上万倍以上。
而一般的光学显微镜，由于可见光源波长分布在400 -700 nm，受到衍射极限的限制，光学显微镜分辨率极限只能在几百nm，即使是价值上百万的激光共聚焦显微镜，我们这里通常也是用来观察微米级别的样品。
在实验中，对于粉末样品，想实现原子级别的观察，通常采用高分辨透射电子显微镜，可以通过电子束扫描，直接观察样品的形貌和结晶程度，以及通过电子能谱 （EDS）来分析样品的晶体结构。
对于薄膜样品，我们也常采用扫描隧道显微镜STM 和原子力显微镜AFM来进行观察和测量。STM 是量子隧穿效应的典型应用，可以通过导电样品和金属针尖之间的量子隧穿电流成像。通过对观察区域的扫描，实现各个点的成像，生成样品表面的三维图像。而对于绝缘样品，可以采用原子力显微镜AFM，通过对样品的敲打，利用针尖和样品之间的作用力成像，可以得到横向0.1 nm的分辨率。同时STM还可以利用针尖对表面原子进行操纵和搬运。
以上提到的原子级别的观察手段，透射电子显微镜和扫描隧道显微镜一起分享了1986年的诺贝尔物理学奖。以上谈到的原子级的观测仪器，是现代任何一家物理化学和材料实验室的常用设备了。
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量子实验室
那么我们看到“原子”的显微镜到底是什么呢？一般情况下我们指的是扫描隧道显微镜，又称STM。要理解扫描隧道显微镜看到的到底是什么，就必须要了解它的工作原理。简单的说，可以认为STM是一根极其微细的探针，这根探针是能够传导电流的，这个电流被称为“隧穿电流”。电流的强弱与探针与原子的相对位置有关，因此当探针移动的时候，计算机会时时记录下每一个位置隧穿电流的大小，同时将这些电流值与对应的位置联系起来，这样就能够获得一张图，就像是一张照片一样，只不过这张照片不是直接拍摄得到的，而是通过一个一个点扫描得到的。
所以严格来说，STM获得的原子图像并不是真实的图像，而只是其对应的隧穿电流分布的图谱。这当然不是原子核的大小，因为原子核的大小远远小于这个图像中记录的原子大小。所以其实这个图像更倾向于接近包含电子概率云在内的整个原子的大小。
但是要注意的是，这两者其实并不是一个概念。STM的工作有点像扫雷，探针会标注“这里有个雷”，“那里有个雷”，但具体雷的大小，其实是个模糊的概念。
看风景的蜗牛君
答：可以粗略地理解为原子，不是原子核！
光学显微镜的观测是很有限的，电子显微镜的观测极限大约200nm，这个尺度是看不到单个原子的，比如氢原子的直径大约0.1nm。
目前，唯有隧道扫描显微镜和原子力显微镜，可以探测到单个原子大小的尺度，两者原理很相似，只是隧道扫描显微镜检测的是量子隧道效应中电子的流失，原子力显微镜检测的是原子间的相互作用力。
我们从隧道扫描显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）的原理来看，前者是原子层面电子云间的相互作用，后者是原子层面的相互作用力；所以我们看到显微镜下的原子，都是原子层面，而非原子核。
其实从它们的分辨率就能看出来，STM和AFM都是纵向分辨率最高，达到了0.01nm，这正是观察原子层面所需的分辨率。
而原子核的尺度为0.00001nm，所以STM和AFM都不可能探测到原子核尺度。
有人可能会问，既然显微镜无法看到原子核的尺度，科学家又如何知道原子核尺度的呢？
这个其实很容易，原子核的发现就告诉了我们方法，用不带电的中子，轰击原子晶体，然后检测中子碰撞的概率，和被反弹的空间分布，就能从统计学上去估计原子核的尺度！
艾伯史密斯
这是孔径光栅显微镜拍摄的石墨烯玻片原子视频，孔径光栅显微镜分辨原子它与隧道扫描显微镜探测原子的探针差不多，只不过把探针换成直射的光线来照射样本表面，这是原理不同，一个“隧穿效应”，另一个“原子光谱效应”。
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孔径光栅显微镜拍原子
理论上，人类永远无法看到原子，就象永远无法实现绝对零度一样。
再说无聊一点，人类至今连什么是物质都还是众说纷云。晶相说、电子说，都还是自说自话，最后玩剪刀石头布决定。
甚至我们觉得很熟悉的领域，如电流、引力，也是扯淡成分为主，跟原理还隔着几个光年。如果说原子是北京一环，现有科学水平勉强可以站在天津。
现代科学不是谁更有道理谁说的算，而是权威说了算。权威正好又是科学的敌人，有权威科学就死了。所以，老牛、老爱这些大佬梗了之后，科学至今止步不前。因为大家认这些大佬权威。哪怕我有一万个理由推翻电流与引力理论，同样会止于膜拜权威的科学卫道士，如方舟子之流。因为他们眼里权威就是理，其他一定是伪科学。
在没有弄懂电子之前，永远不要试图理解原子。大约一万年后，人类也许能弄懂电子。一亿年后，说不定就能看到原子。
最后，奉献给爱好科学的童鞋一句话：不质疑科学，你也配谈科学？但是在无法实证之前，姑具相信当前科学。
技术型文盲
原子核如果是个乒乓球大小，那么原子相当于城市，许多比原子核还小的电子绕着原子核飞。比例相差大多无法同时观测，通常原子使用扫描隧道显微镜观测，这种显微镜是像雷达一样进行扫描的，不依赖光学。根本无法看清楚其构造，只能知道位置。
结论：平常观测的一般是原子整列排在一起的图片，所以既不是原子核和电子也不是原子，是许多个原子。
现在网上的图片是为了方便学生理解才把图画个彩色小球一大堆电子绕着转的。实际上有颜色就很奇怪了，电子也不会离原子核那么近。
实际上原子是目前观测技术上的一个终点站，至于电子和夸克很多都是建立模型和通过质量等等其他方式算出来的，它们就像是站在终点站看远处的风景，你知道它存在，也知道它有多远，但没车带你过去…
听装自来水
首先得弄清楚原子的构成。原子核非常小，其体积只有原子体积的几千亿分之一，然而其质量却占整个原子的99.9%以上。这有些像太阳系的构成。不一样的是在太阳系以外观察太阳系，看到的是太阳而非九大恒星。
由于原子核及其微小，围绕其运转的电子又在做超高速运转，随机看上去应该是严严实实的“电子雾”。因此我认为在显微镜下看到的，应该是电子雾。
我是O型血的蜗牛
理论上来说，电子显微镜看到的每一个“原子”都是一片空间内所有物质的集合体，类似于我们在夜晚看到天上的星星可能是一个巨大无朋的星系；而某些朋友解释的看到的是原子的电子云这一点还存在一定的误区，因为所谓的原子电子云是理想状态下描述单一原子的性状描述，很多物质特别是金属类物体内，电子都是一种整体平衡个体随机的状态，不是单纯从属于某个原子
光合作用的动物
看到的只是电子云，是电子围绕原子核高速旋转形成的轨迹影像；看不见电子本身，看不见原子内部，更看不见原子核。
红色星河
太小了，无法直接观察到，就像你要拍摄的物体比你的相机的单个像素还要小。原子，电子，原子核目前为止只能通过探测它们对别的事物影响形成的特殊现象来推算它们的存在以及运行规律，用计算机模拟形成虚拟图像。