相差显微镜的特点-相差显微镜的成像原理

相差显微镜的特点-相差显微镜的成像原理

相差显微镜

活的生物细胞内部结构一般无色透明，光线通过细胞时，光的波长(颜色)和振幅(亮

度)变化不大，因此用普通光学显微镜看不清活细胞内部的细微结构。P．Zernike于1932

年发明了相差显微镜(phase-contrast microscope)，并因此获1953年诺贝尔物理学奖。相

差显微镜又称相衬显微镜，是一种能将光线通过透明标本时所产生的人眼睛不能分辨的光程

差(相位差)转化为人眼睛所能够分辨的光强差(振幅差)的显微镜，从而使细胞内部的细

微结构能在相差显微镜下清晰可见。

1．相差显微镜的结构相差显微镜的结构和普通的显微镜相似，所不同的是它有其特

殊的结构：环状光阑、相板、合轴调节望远镜和滤光片。

环状光阑：其上有一环形开孔，照明光线只能从环形的透明区形成一圆柱形光柱进入聚

光镜再斜射到标本上。大小不同的环状光阑分别和不同放大倍数的物镜相匹配，位于聚光器

的前焦点平面上，与聚光器一起组成转盘聚光器。在转盘的前端有一标示孑L，表示当前的光

阑种类，表示普通聚光镜，lo、20、40、100分别表示要和10×、20×、40×、100×的物

镜相匹配。

相板：相差物镜的后焦平面上装有相板，这是相差显微镜很重要的结构。相板上有环状

光阑相对应的环状共轭面和补偿面，相板上镀有2种金属膜，即吸收膜和相位膜。吸收膜上

镀有铬、银等金属，能吸收通过光线的60％～90％；相位膜上则镀有氟化镁，能把通过的

光线相位推迟1/4个波长

合轴调节望远镜：环状光阑的光环和相差物镜中的相位环很小，使用合轴调节望远镜可

以调节两环的环孑L相互吻合，光轴一致。

滤光片：一般显微镜使用的光源为复色光，常引起相位的变化，为获得良好稳定的相

差效果，相差显微镜要求使用波长范围比较窄的单色光，通常采用绿色滤光片来过滤光

线，这是因为绿色滤光片滤光效果好，且由于能吸收产热的红光和蓝光。有利于观察活

体细胞。

相差显微镜的成像原理。从光源发出的光线通

过环状光阑形成光柱，光柱经聚光器聚成光束照射在被检物体上，有细胞结构的地方光线既

发生直射又发生衍射，背景处光线只发生直射；光线到达相板后，直射光通过共轭面，而衍

射光通过补偿面，由于相板上共轭面和补偿面上的金属膜不同，会使这两部分光线产生一定

程度的相位差和强度的减弱，当这两部分光线通过透镜会聚进入同一光路后会产生光的干涉

现象，将人烟不可察觉的相位差变成人眼科察觉的振幅差即光强度。