相差與微分干涉是基于不同的觀察樣品時(shí)所選擇的顯微鏡的兩種觀察方式，相差常用于觀察未染色的標(biāo)本。活細(xì)胞和未染色的生物標(biāo)本，因細(xì)胞各部細(xì)微結(jié)構(gòu)的折射率和厚度的不同，光波通過(guò)時(shí)，波長(zhǎng)和振幅并不發(fā)生變化，僅相位發(fā)生變化(振幅差)，這種振幅差人眼無(wú)法觀察。而相差顯微鏡通過(guò)改變這種相位差，并利用光的衍射和干涉現(xiàn)象，把相差變?yōu)檎穹顏?lái)進(jìn)行觀察和研究。
   

相差顯微鏡有四個(gè)特殊結(jié)構(gòu)：
    1.環(huán)形光闌（annular diaphragm） 位于光源與聚光器之間，作用是使透過(guò)聚光器的光線形成空心光錐，焦聚到標(biāo)本上。
   

    2.相位板（annular phase plate）在物鏡中加了涂有氟化鎂的相位板，可將直射光或衍射光的相位推遲1/4λ。分為兩種：
   （1）A+相板：將直射光推遲1/4λ，兩組光波合軸后光波相加，振幅加大，標(biāo)本結(jié)構(gòu)比周圍介質(zhì)更加變亮，形成亮反差（或稱負(fù)反差）。
   （2）B+相板：將衍射光推遲1/4λ，兩組光線合軸后光波相減，振幅變小，形成暗反差（或稱正反差），結(jié)構(gòu)比周圍介質(zhì)更加變暗。
   

    3.合軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡：用于調(diào)節(jié)環(huán)狀光闌的像與相板共軛面完全吻合。
   

    4.綠色濾光片：縮小照明光線波長(zhǎng)范圍，減少由于照明光線的波長(zhǎng)不同引起的相位變化。
    微分干涉相差觀察方式是Nomarski在相差顯微鏡的基礎(chǔ)上發(fā)明的，簡(jiǎn)稱DIC。DIC顯微鏡針對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，特別是一些較大的細(xì)胞器，如核、線粒體等，立體感特別強(qiáng)，適合于顯微操作。目前像基因注入、核移植、轉(zhuǎn)基因等的顯微操作常在具備DIC觀察方式的顯微鏡下進(jìn)行。與相差顯微鏡相比，其標(biāo)本可略厚一點(diǎn)，折射率差別更大，故影像的立體感更強(qiáng)。
   

DIC顯微鏡的物理原理完全不同于相差顯微鏡。DIC利用的是偏振光，有四個(gè)特殊的光學(xué)組件：偏振器(polarizer)、DIC棱鏡、DIC滑行器和檢偏器(analyzer)。
    1.偏振器：直接裝在聚光系統(tǒng)的前面，使光線發(fā)生線性偏振。
   

    2.DIC棱鏡：安裝在聚光器中，是首先一個(gè)Wollaston棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光(x和y)，二者成一小夾角。聚光器將兩束光調(diào)整成與顯微鏡光軸平行的方向。兩束光相位一致，在穿過(guò)標(biāo)本相鄰的區(qū)域后，由于標(biāo)本的厚度和折射率不同，引起了兩束光發(fā)生了光程差。
   

    3.DIC滑行器：在物鏡的后焦面處安裝了第二個(gè)Wollaston棱鏡，即它把兩束光波合并成一束。這時(shí)兩束光的偏振面(x和y)仍然存在。
   

    4.檢偏器：光束穿過(guò)第二個(gè)偏振裝置。
    在光束形成目鏡DIC影像之前，檢偏器與偏光器的方向成直角。檢偏器將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發(fā)生干涉。x和y波的光程差決定著透光的多少。光程差值為0時(shí)，沒(méi)有光穿過(guò)檢偏器；光程差值等于波長(zhǎng)一半時(shí)，穿過(guò)的光達(dá)到較大值。于是在灰色的背景上，標(biāo)本結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出亮暗差。為了使影像的反差達(dá)到較佳狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)節(jié)DIC滑行器的縱行微調(diào)來(lái)改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調(diào)節(jié)DIC滑行器可使標(biāo)本的細(xì)微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出正或負(fù)的投影形象，通常是一側(cè)亮，而另一側(cè)暗，這便造成了標(biāo)本的人為三維立體感，類似大理石上的浮雕。