概述
光學顯微鏡是利用光學原理，把人眼所不能分辨的微小物體放大成像，以供人們提取微細結構信息的光學儀器。
顯微鏡物象是否清楚不僅決定于放大倍數，還與顯微鏡的分辨力（resolution）有關，分辨力是指顯微鏡（或人的眼睛距目标25cm處）能分辨物體最小間隔的能力，分辨力的大小決定于光的波長和鏡口率以及介質的折射率，用公式表示為：
R=0.61λ/N．A．N．A．＝ｎsinα/2
式中：n=介質折射率；α=鏡口角（标本對物鏡鏡口的張角），N.A.=鏡口率（numericaperture）。鏡口角總是要小于180˚，所以sina/2的最大值必然小于1。
顯微鏡是一種精密的光學儀器，已有300多年的發展史。自從有了顯微鏡，人們看到了過去看不到的許多微小生物和構成生物的基本單元——細胞。目前，不僅有能放大千餘倍的光學顯微鏡，而且有放大幾十萬倍的電子顯微鏡，使我們對生物體的生命活動規律有了更進一步的認識。在普通中學生物教學大綱中規定的實驗中，大部分要通過顯微鏡來完成，因此，顯微鏡性能的好壞是做好觀察實驗的關鍵。
組成結構
光學顯微鏡一般由載物台、聚光照明系統、物鏡，目鏡和調焦機構組成。載物台用于承放被觀察的物體。利用調焦旋鈕可以驅動調焦機構，使載物台作粗調和微調的升降運動，使被觀察物體調焦清晰成像。它的上層可以在水平面内沿作精密移動和轉動，一般都把被觀察的部位調放到視場中心。
聚光照明系統由燈源和聚光鏡構成，聚光鏡的功能是使更多的光能集中到被觀察的部位。照明燈的光譜特性必須與顯微鏡的接收器的工作波段相适應。
物鏡位于被觀察物體附近，是實現第一級放大的鏡頭。在物鏡轉換器上同時裝着幾個不同放大倍率的物鏡，轉動轉換器就可讓不同倍率的物鏡進入工作光路，物鏡的放大倍率通常為5～100倍。
物鏡是顯微鏡中對成像質量優劣起決定性作用的光學元件，一般變倍比為6.3：1，變倍範圍0.8X-5X。常用的有能對兩種顔色的光線校正色差的消色差物鏡；質量更高的還有能對三種色光校正色差的複消色差物鏡；能保證物鏡的整個像面為平面，以提高視場邊緣成像質量的平像場物鏡。高倍物鏡中多采用浸液物鏡，即在物鏡的下表面和标本片的上表面之間填充折射率為1.5左右的液體，它能顯着的提高顯微觀察的分辨率。
目鏡是位于人眼附近實現第二級放大的鏡頭，鏡放大倍率通常為5～20倍。按照所能看到的視場大小，目鏡可分為視場較小的普通目鏡，和視場較大的大視場目鏡(或稱廣角目鏡)兩類。
載物台和物鏡兩者必須能沿物鏡光軸方向作相對運動以實現調焦，獲得清晰的圖像。用高倍物鏡工作時，容許的調焦範圍往往小于微米，所以顯微鏡必須具備極為精密的微動調焦機構。
顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率，顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的最小間距。分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有聯系的概念。
當選用的物鏡數值孔徑不夠大，即分辨率不夠高時，顯微鏡不能分清物體的微細結構，此時即使過度地增大放大倍率，得到的也隻能是一個輪廓雖大但細節不清的圖像，稱為無效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足，則顯微鏡雖已具備分辨的能力，但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力，應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。
聚光照明系統是對顯微鏡成像性能有較大影響，但又是易于被使用者忽視的環節。它的功能是提供亮度足夠且均勻的物面照明。聚光鏡發來的光束應能保證充滿物鏡孔徑角，否則就不能充分利用物鏡所能達到的最高分辨率。為此目的，在聚光鏡中設有類似照相物鏡中的，可以調節開孔大小的可變孔徑光闌，用來調節照明光束孔徑，以與物鏡孔徑角匹配。
改變照明方式，可以獲得亮背景上的暗物點(稱亮視場照明)或暗背景上的亮物點(稱暗視場照明)等不同的觀察方式，以便在不同情況下更好地發現和觀察微細結構。
分類
光學顯微鏡有多種分類方法：按使用目鏡的數目可分為雙目和單目顯微鏡；按圖像是否有立體感可分為立體視覺和非立體視覺顯微鏡；按觀察對像可分為生物和金相顯微鏡等；按光學原理可分為偏光，相襯和微差幹涉對比顯微鏡等；按光源類型可分為普通光、熒光、紅外光和激光顯微鏡等；按接收器類型可分為目視、攝影和電視顯微鏡等。常用的顯微鏡有雙目體視顯微鏡、金相顯微鏡、偏光顯微鏡、紫外熒光顯微鏡等。
雙目體視顯微鏡
利用雙通道光路為左右兩眼提供一個具有立體感的圖像。它實質上是兩個單鏡筒顯微鏡并列放置，兩個鏡筒的光軸構成相當于人們用雙目觀察一個物體時所形成的視角，以此形成三維空間的立體視覺圖像。雙目體視顯微鏡在生物、醫學領域廣泛用于切片操作和顯微外科手術；在工業中用于微小零件和集成電路的觀測、裝配、檢查等工作。
金相顯微鏡
專門用于觀察金屬和礦物等不透明物體金相組織的顯微鏡。這些不透明物體無法在普通的透射光顯微鏡中觀察，故金相和普通顯微鏡的主要差别在于前者以反射光，而後者以透射光照明。在金相顯微鏡中照明光束從物鏡方向射到被觀察物體表面，被物面反射後再返回物鏡成像。這種反射照明方式也廣泛用于集成電路矽片的檢測工作。
偏光顯微鏡
用偏振光對物體進行觀測的顯微鏡。它的工作原理是在普通顯微鏡的照明光路中加入起偏器，使照到物面上的照明光束變成具有單一偏振方向的偏振光。在物鏡和目鏡之間的成像光路中加入檢偏器，它的偏振方向與起偏器的偏振方向互成90°。如果被觀物體不改變入射照明光束的偏振狀态，則出射光便被檢偏器完全阻擋，不能形成圖像；如果被觀物體改變入射光的偏振狀态，則有一部分光通過檢偏器，提供某些原來在非偏振光中發現不了的圖像信息。偏光顯微鏡在地質、生物、材料工程等領域中用于觀測晶體雙折射、晶軸方向和偏振面旋轉。
紫外熒光顯微鏡
用紫外光激發熒光來進行觀察的顯微鏡。某些标本在可見光中覺察不到結構細節，但經過染色處理，以紫外光照射時可因熒光作用而發射可見光，形成可見的圖像。這類顯微鏡常用于生物學和醫學中。
電視顯微鏡和電荷耦合器顯微鏡
以電視攝像靶或電荷耦合器作為接收元件的顯微鏡。在顯微鏡的實像面處裝入電視攝像靶或電荷耦合器取代人眼作為接收器，通過這些光電器件把光學圖像轉換成電信号的圖像，然後對之進行尺寸檢測、顆粒計數等工作。這類顯微鏡的可以與計算機聯用，這便于實現檢測和信息處理的自動化，多應用于需要進行大量繁瑣檢測工作的場合。
紅外顯微鏡
用紅外光源照明和成像的顯微鏡。在顯微鏡的實像面處裝入紅外變像管，把不可見的紅外圖像轉換成可見圖像。利用某些物體對紅外光的透射或反射特性來觀察在可見光中覺察不到的結構。這類顯微鏡用于赝品鑒别、矽晶片表面缺陷檢測等。
掃描顯微鏡
是成像光束能相對于物面作掃描運動的顯微鏡。在掃描顯微鏡中依靠縮小視場來保證物鏡達到最高的分辨率，同時用光學或機械掃描的方法，使成像光束相對于物面在較大視場範圍内進行掃描，并用信息處理技術來獲得合成的大面積圖像信息。這類顯微鏡适用于需要高分辨率的大視場圖像的觀測。粗準焦螺旋：大範圍上下調動鏡筒。
細準焦螺旋：小範圍上下調動鏡筒。
特殊類型
暗視場顯微鏡
使用特殊的暗視場聚光鏡使照明光線偏移而不進入物鏡，隻有樣品的散射光進入物鏡。因而在暗背景上得到亮的像，與暗視場照明相反，照明的光線直接到達成像平面的，稱明視場照明。
暗視場顯微鏡主要用于觀察結構和折射率變化有關的物體，如矽藻、放射蟲類、細菌等具有規律結構的單細胞生物以及細胞中的線狀結構，如鞭毛、纖維等。用暗視場顯微鏡還可觀察到物鏡分辨極限以下的質點，但不适用于觀察染色的标本。
相差顯微鏡
利用物體不同結構成分之間的折射率和厚度的差别，把通過物體不同部分的光程差轉變為振幅（光強度）的差别，經過帶有環狀光闌的聚光鏡和帶有相位片的相差物鏡實現觀測的顯微鏡。主要用于觀察活細胞或不染色的組織切片，有時也可用于觀察缺少反差的染色樣品。
幹涉顯微鏡
采用通過樣品内和樣品外的相幹光束産生幹涉的方法，把相位差(或光程差)轉換為振幅（光強度）變化的顯微鏡，根據幹涉圖形可分辨出樣品中的結構，并可測定樣品中一定區域内的相位差或光程差。由于分開光束的方法不同，有不同類型的幹涉顯微鏡，以及用于測定非均勻樣品的積分顯微鏡幹涉儀。幹涉顯微鏡主要用于測定活的或未固定的相互分散的細胞或組織的厚度或折射率。
微分幹涉差顯微鏡
一種特殊形式的幹涉顯微鏡，隻是其相幹光束分開的距離相當小，僅為1微米，有時還小于物鏡的最小分辨距離，因而二束相幹光都通過樣品，可觀察到樣品中光程差的局部差異（梯度）。微分幹涉差顯微鏡用于觀察活的或未染色的樣品的精細結構，産生一種帶顔色的如浮雕般的反差像，但不能用于定量測定。
熒光顯微鏡
用激發光照射樣品，根據樣品産生的熒光進行觀察的顯微鏡。生物學、醫學中應用的熒光有自發熒光、誘發熒光（包括酶或化學誘發）、熒光着色、免疫熒光等。熒光顯微鏡激發光照射的方式，有透射和落射兩種。
偏光顯微鏡
用于觀察雙折射樣品的顯微鏡。絕大多數結構有規則的生物體系的折射率因光波傳播方向而異，一般稱為雙折射體系，有分子（晶體）雙折射、形式雙折射、應力雙折射或幾種類型兼而有之。偏光顯微鏡的主要組成是在一般顯微鏡的光源和聚光鏡之間放置一個起偏(振)鏡，在物鏡和目鏡之間放置一個檢偏(振)鏡，并采用旋轉載物台。調節起、檢偏振鏡的主截面使之互相垂直（正交位置），使在暗背景上顯出雙折射樣品的明亮像。
此外，利用各種補色器可以定量測定雙折射的程度，進而推算出分子或顆粒在樣品中排列的方向。近有用遠紅外線作光源的顯微鏡，由于波長不受水的幹擾，反差也好，不用染色即可觀察活體。另外，還有利用紫外線做光源的顯微鏡，它用反射光學或特殊的晶體透鏡系統。
數碼顯微鏡
數碼顯微鏡又叫視頻顯微鏡，是在光學顯微鏡的基礎上加了一個數碼成像裝置，可以将顯微鏡看到的實物圖像通過數模轉換，使其成像在顯微鏡自帶的屏幕上或計算機上。數碼顯微鏡是将精銳的光學顯微鏡技術、先進的光電轉換技術、液晶屏幕技術完美地結合在一起而開發研制成功的一項高科技電子産品。從而，我們可以對微觀領域的研究從傳統的普通的雙眼觀察到通過顯示器上再現，從而提高了工作效率。
數碼顯微鏡在觀察物體時能産生正立的三維空間影像。立體感強，成像清晰和寬闊，又具有長工作距離，并是适用範圍非常廣泛的常規顯微鏡。它操作方便、直觀、檢定效率高,适用于電子工業生産線的檢驗、印刷線路闆的檢定、印刷電路組件中出現的焊接缺陷(印刷錯位、塌邊等)的檢定、單闆PC的檢定、真空熒光顯示屏VFD的檢定等等,它将實物的圖像放大後顯示在計算機的屏幕上，可以将圖片保存，放大，打印。配測量軟件可以測量各種數據。
數碼顯微鏡可以應用于:工業檢測、電腦部件檢查、電信模塊檢查、科學的教學工具、兒童探索顯微體驗、實驗室研究、醫學分析、學校研究工具、昆蟲解剖、植物解剖、皮膚檢查、發質檢測、紡織品檢驗、珠寶檢驗、收藏/錢币檢查、印刷檢查、PCB闆檢測等。
可根據不同用途對各種結構作适當的改變，形成許多其他類型。如比較顯微鏡、倒置顯微鏡、解剖體視顯微鏡、毛細管顯微鏡以及離心顯微鏡等。
光學原理
顯微鏡是利用凸透鏡的放大成像原理，将人眼不能分辨的微小物體放大到人眼能分辨的尺寸，其主要是增大近處微小物體對眼睛的張角（視角大的物體在視網膜上成像大），用角放大率M表示它們的放大本領。因同一件物體對眼睛的張角與物體離眼睛的距離有關，所以一般規定像離眼睛距離為25厘米（明視距離）處的放大率為儀器的放大率。顯微鏡觀察物體時通常視角甚小，因此視角之比可用其正切之比代替。
顯微鏡由兩個會聚透鏡組成，光路圖如圖所示。物體AB經物鏡成放大倒立的實像A1B1，A1B1位于目鏡的物方焦距的内側，經目鏡後成放大的虛像A2B2于明視距離處。
配件
随着現代生物技術的發展和人們對顯微鏡要求的提高，單一的光學顯微成像系統已經遠遠不能滿足人們顯微攝影的要求。數碼顯微鏡的面市，标志着光學顯微鏡從此進入到一個新的數碼時代。數碼顯微鏡不僅結合了光學顯微鏡良好的成像特點，更将其與先進的光電轉換技術、液晶屏幕技術完美地結合，使顯微鏡在具有顯微觀察本領的同時，更實現了顯微圖像的數字化存儲和傳輸。
然而，數碼顯微鏡高昂的成本并沒有使其得到廣泛的應用，一種新型的顯微數碼産品——顯微數字攝像頭也随之産生。顯微數字攝像頭作為一種專用的顯微數字相機，能夠方便地鍊接到任意的顯微鏡上，實現光學顯微鏡向數碼顯微鏡的轉化。
作為光學顯微鏡的必備配件，顯微數字攝像頭也根據不同的需要分為很多個不同的等級，有的比較适合對圖像的要求比較高的，有的比較适合一般化的需求。作為一種方便快捷的顯微攝像系統，顯微數字攝像頭将得到極大的應用。
光學顯微鏡的配件有目鏡物鏡和光源等等，當然随着科技的發展，光學顯微鏡逐漸也配備了攝像系統，這樣就可以在顯示器上顯示出來了，觀看的時候也比較方便了。
另外光源顯微鏡的光源也比較重要，配備的時候光源有環形光源也有，夾式的光源。光學顯微鏡的底座也不盡相同，有的是塑料材質的，有的是合金的，好一點的是合金的材質，合金的不容易變形。放大的倍數也不大一樣，有的可以連續變倍，有的隻有一個倍數，或者兩個倍數。
