1. Zdroje a vlastnosti světla. Základní radiometrické veličiny.
2. Interakce světla s hmotou (tkání) - absorpce, rozptyl, fluorescence. Chování světla na rozhraní prostředí (lom, odraz, Fresnelovy koeficienty).
3. Základní princip světelného mikroskopu, jeho parametry (prostorové rozlišení, numerická apertura, hloubka ostrosti) a limitace dána difrakcí světla.
4. Popis a vlastnosti jednotlivých komponent mikroskopu - stativ, kolektor, kondenzor, objektiv, tubusová čočka, okuláry. Příklady mikroskopů jednotlivých výrobců.
5. Přímý a invertovaný mikroskop, fluorescenční mikroskop, temné pole, fázový kontrast, Nomarského diferenciální interferenční kontrast, Hoffmanův modulační kontrast.
6. Laserová konfokální mikroskopie - princip konfokality, vliv na prostorové rozlišení, techniky pro zrychlení snímání.
7. Fluorescenční konfokální mikroskopie, dvoufotonová a vícefotonová mikroskopie.
8. Pokročilé mikroskopické techniky - TIRF, FRAP, FRET, holografická mikroskopie, light sheet.
9. Superrozlišovací techniky - STED, STORM, PALM.
10. Elektronová absorpční a emisní spektroskopie.
11. Vibrační spektroskopie - infračervená (FTIR) a Ramanova.
12. Elektronová mikroskopie  - základní principy TEM, SEM, STEM a další.
13. Detekory světla - bodové (PMT, APD, HyD) a maticové (CCD, iCCD, CMOS, sCMOS), parametry a vlastnosti. 

V rámci jednotlivých laboratorních úloh studentky a studenti postupují podle návodu, vyhodnotí a popíší výsledky měření a na závěr je diskutují s vyučujícím. Dostanou tak zpětnou vazbu a případně se doptají a doplní znalosti z dané problematiky. Témata úloh jsou následující:
1. Principy stereomikroskopu - měření rozlišení, ověření vlivu osvětlení, clonového čísla na scénu.
2. Princip mikroskopu - konstrukce mikroskopu na optické lavici, vliv kvality osvětlení na rozlišení.
3. Konstrukce fluorescenčního mikroskopu - sestavení fluorescenčního mikroskopu, měření rozlišení, vliv objektivů na kvalitu obrazu.
4. Difrakce a princip spektrofotometru - využití difrakční mřížky při konstrukci spektrofotometru, vliv štěrbiny na spektrální rozlišení.
5. Mikroskopie v tmavém poli a fázový kontrast - studování vlastností temného pole a fázového kontrastu včetně základního zpracování obrazu v softwaru NIS Nikon.
6. Měření v polarizovaném světle - ověření principu polarizace, Malusův zákon.
7. Vlastnosti fluorescence - práce se spektrofotometry, ověření Kashova pravidla a efektu vnitřního filtru.
8. Měření statických vlastností optických detektorů - měření přenosové charakteristiky fotonásobiče a lavinové fotodiody.
9. Optické aberace - praktické měření s Hartmann-Shackovým aberometrem, eliminace sférické aberace, studium astigmatismu.
10. Maticová reprezentace optických systémů - základní princip a popis jednoduchých systémů.

Během semináře studenti a studentky prezentují vybranou laboratorní úlohu, včetně základní teorie, svých výsledků měření a jejich interpretaci. Seminář je koncipován jako mini-konference, tedy i včetně dotazů z publika, tvořeného vyučujícími, studenty a studentkami.

Během semestru je organizována exkurze/workshop k některému výrobci elektronových mikroskopů  (Delong Instruments, ThermoFisher Scientific, Tescan). Jedná se obvykle o půldenní aktivitu, na které jsou shrnuty principy elektronové mikroskopie a dále je možné prakticky si vyzkoušet měření, či se podívat do výrobních prostor.

Studenti a studentky mají k dispozici ke každé laboratorní úloze  zpracované materiály ke studiu. Ty si samostatně prostudují předem a případně si dohledávají informace v prezentacích k přednáškám či čerpají z jiných zdrojů, které jsou uvedeny na e-learningu k předmětu. Určitý čas také věnují přípravě na seminář, kde prezentují předem určené téma.