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暗场显微镜和明场显微镜不同的是，不直接观察到照明的光线，而观察到的是被检物体反射或衍射的光线。因此，视场成为黑暗的背景，而被检物体则呈现明亮的像。暗场的原理是根据光学上的丁道尔现象，微尘在强光直射通过的情况下，人眼观察不到，这是因为强光绕射造成的。若把光线斜射它，由于光的反射，微粒似乎增大了体积，为人眼可见。故暗场显微镜可以用于观察在普通明视场显微中不清晰的标本并可以观察细菌等微小标本。
然而对于明场和暗场两种传统的显微镜而言，它们最主要的缺点是对透明的相位样品成像不清晰。
1.2.2 荧光显微术
荧光显微术是用短波长的光线照射用荧光素染色过的被检物体，使之受激发后而产生长波长的荧光，然后观察。荧光显微术广泛应用于生物，医学等领域。
荧光显微术一般分为透射式和落射式两种类型。
1透射式。激发光来自被检物体的下方，聚光镜为暗视野聚光镜，使激发光不进入物镜，而使荧光进入物镜。它在低倍情况下明亮，而高倍则暗，尤以低倍的照明范围难于确定，但能得到很暗的视野背景。透射式不使用于非透明的被检物体。
2落射式。透射式目前几乎被淘汰，新型的荧光显微镜多为落射式，光源来自被检物体的上方，在光路中具有分光镜，所以对透明和不透明的被检物体都适用。由于物镜起了聚光镜的作用，不仅便于操作，而且从低倍到高倍，可以实现整个视场的均匀照明。
荧光显微镜操作简单，对透明和不透明的生物样品都适用，但是需要预处理，对样品进行染色，许多荧光染料会对样品造成不可逆的破坏。
1.2.3 相位显微镜
相对于传统的明场/暗场显微镜，相位显微镜能够对近乎透明的相位物体实现高对比度的清晰成像。目前比较常用的相位显微镜有两种，一种是相衬显微镜，一种是微分干涉显微镜。
1935年荷兰物理学家策尼克提出了相衬原理 ，1941年蔡司工厂生产出了第一台相衬显微镜。1953年策尼克因此获得了诺贝尔奖。
相衬显微镜的基本原理是因为光具有波动性，当光线透射透明的、折射率与周源[自[751``论`文]网·www.751com.cn/
围介质折射率不同的物体时，其相位会发生变化，而明、暗差别和颜色的变化不明显，因此无法被人的眼睛识别。相衬显微镜，则是依靠装在物镜内的相位板，使照射物体点的直射光与衍射光发生干涉，使相位差转换成明暗差别，从而使人们可以观察无色透明的标本。
相衬显微镜可以对无色透明的标本进行观察。适合于观察活细胞，但是由于其技术上的限制，该方法只能应用于薄相位物体，而且其相衬图像周围往往会产生光晕从而限制对图像的观察。
微分干涉显微镜与相衬显微镜类似，可以观察到在普通显微镜下看不见的无色透明标本，也可以对活细胞进行观察，其观察的影像呈立体浮雕状，观察效果较相衬显微镜更具艺术感。
微分干涉显微镜的基本原理：微分干涉显微镜是利用偏光干涉原理的一种显微镜。通过起偏镜的偏振光通过渥拉斯顿棱镜后，分成相互垂直的两束偏振光。两束光分别在距离很近（ 小于显微镜的最小分辨距离）的两点上通过被检物体，两束光在相位上略有差别。两路光通过物镜后，经过另一渥拉斯顿棱镜以及检偏镜后使它们震动方向一致而发生剪切干涉。从而形成较连续的明暗反差，构成具浮雕感的图象。
虽然相位显微镜可以对无色透明的标本进行观察，但是却不能定量的给出样品的相位分布。
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