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针对金相样品的物理特性，金相显微镜一般有明场、暗场、偏光、微分干涉这四种常见的观察方法，近十年最新的又出现了激光共聚焦的方法。
按照现代仪器“模块化设计，积木式结构”的设计思想，这四种功能并不一定固化在每一台金相显微镜上，而是以明场作为基本核心，可以将其他功能象“搭积木”一样组合到该显微镜上。如最基本的有明场和暗场功能，插入了起偏镜和检偏镜后就增加了正交偏光功能，再插入渥拉斯顿棱镜(Wollanston prism)就又增加了微分干涉功能。
明场照明是金相研究中主要的观察方法。入射线垂直地或近似垂直地照射在试样表面，利用试样表面反射光线进入物镜成像。如果试样是一个镜面，在视场内是明亮的一片，试样上的组织将呈色影像衬映在明亮的视场内，叫做“明场”照明。
明场效果
通过物镜的外周照明试样，照明光线不入射到物镜内，就可以得到试样表面绕射光而形成的像。如果试样是一个镜面，由试样上反射的光线仍以极大的倾斜角向反方向反射，不可能进入物镜，在视场内是漆黑一片，只有试样凹凸之处才能有光线反射进入物镜，试样上的组织将以亮白影像映衬在漆黑的视场内，如同星星在夜空，叫做“暗场”照明。
暗场效果
利用偏光原理，对某些物质所具有的偏光性进行观察。
自然光(或天然光)是指太阳光、电灯光，它的光振动是各个方向均衡的，都垂直于传播方向，若光振动局限在垂直于传播方向的平面内的某一个方向上，则称为偏振光。
微分干涉是利用偏光干涉原理，光源发出一束光线经聚光镜射入起偏镜，形成一线偏振光，经半透反射镜射入渥拉斯登棱镜后，产生一个具有微小夹角的寻常光(O光)和非常光(e光)的相交平面；再通过物镜射向试样，反射后再经渥拉斯登棱镜合成一束光，通过半透反射镜在检偏镜上O光与e光重合产生相干光束，在目镜焦平面上形成干涉图像，它可观察试样表面的微小凹凸和裂纹，且影像呈立体感，观察效果更逼真。
微分干涉效果
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