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相差顯微鏡是光學顯微鏡的一種，將光的相位差轉換成對比度進行觀察。
使用普通光學顯微鏡，可以觀察到樣品不同部分的光反射和吸收光譜的差異，即亮度和顏色（對比度）的差異。然而，當觀察活細胞、微生物、細菌等近乎無色透明的物質時，這種對比幾乎不會出現，從而無法獲得形狀等信息。
即使物質是無色透明的，如果其折射率與周圍環境不同，在邊界處也會發生光衍射。相差顯微鏡利用衍射光和直接穿過材料的光之間的相差來產生明暗對比，從而可以觀察無色透明的材料。
相差顯微鏡的應用
相差顯微鏡廣泛應用于生物學和醫學領域，用于觀察培養細胞和臨床測試。牙科診所的牙周病細菌檢測是公眾所熟悉的用途。通過讓患者了解自己的口腔細菌，有助于提高他們進行口腔護理的動力。
通過使用相差顯微鏡，可以觀察活細胞，而無需對樣品進行染色的麻煩。當使用普通光學顯微鏡觀察無色透明的細胞時，采用將樣品染色并觀察的方法，但該方法存在染色耗時且活細胞可能死亡的缺點。
此外，相差顯微鏡對于分析有害物質石棉也很有效。 “JIS A 1481"規定了幾種石棉分析方法作為 方法。其中一種方法是在相差顯微鏡下用偏光照射具有特定折射率的浸液中的晶體，根據產生的顏色來判斷是否為石棉的方法（分散染色法） 。
在相差顯微鏡中，只在直射光通過的位置在物鏡和像面之間插入相位板，使直射光的相位提前或延遲1/4λ。同時插入環形ND濾鏡，減弱直射光的強度，但衍射光的相位和亮度保持不變。
通過這些操作，直射光和衍射光之間的相位差變為1/2λ或0，并且通過干涉產生明暗對比。
換句話說，當相位差為1/2λ時，由于直射光和衍射光相消干涉，所以在發生衍射光的地方折射率突然變化的區域顯得較暗。這是暗對比。另一方面，當相位差為0時，直射光和衍射光相互相長干涉，因此折射率突然變化的區域顯得明亮。這是鮮明的對比。
