1樓：我的盲僧姓愣頭
盜用一下維基百科上的圖說說：
如圖，點光源S發出球面波通過condenser變成了平面波，平面波入射到物平面2上，大部分光沒有碰到物體，到達物鏡之前仍然是平面波（這部分光用紅色來表示，稱作參考光），平面波經過會聚透鏡（物鏡）聚焦為後焦平面上的中心點，（P是物鏡後焦平面中心乙個很小的圓，在這個圓內的材料和圓外的材料不一樣），穿過這個圓環後，參考光的相位被延遲了Π/2。在這部分光用紅色來表示。
其中碰到物點O的光被物點O散射，因此不再是平面波，而是以物點O為中心的球面波（這部分光用藍色表示），被物體散射後它發出的球面波與入射的平面波相比相位有一定的改變ε（大概超前了0到Π/2之間），球面波入射到Objective(物鏡)上，因為是球面波，所以這部分光不在後焦平面中心處匯聚，而是在像平面4上匯聚，所以，當這部分光到達後焦平面的時候，很少量的光進入P圓內，大部分光通過P圓外的玻璃被匯聚到像平面4上的一點，與參考光發生干涉，干涉時的相位差為：Π/2加上ε，這樣發生干涉時，產生的襯度會比只有樣品本身的相位差ε時高很多，尤其是對於很薄的樣品，想知道為什麼可以問我（其實利用和差化積就可以看出來）。
2樓：老木匠
（1）世界上從來就沒有非衍射光，光都是衍射的！平行光也是衍射的結果。
（2）平行光之所以是平行光，是因為光斑之外的區域都基本上被干涉相消了。
（3）平行光經過透鏡後匯聚於一點，是因為經過透鏡後平面光變成了球面光，最終匯聚於球心，在球心處來自各個方向的光具有同樣的相位。
（4）成像系統中，在像平面，來自「物」上各點最終匯聚在對應的點處，來自各個方向的光向像平面上成像點匯聚的過程中，相位最終變得一致。
（5）如果是理想的相位樣品，用常規成像系統，理論上在像平面是什麼也看不到的，但是，各點的相位差與樣品相同。
（6）思路來了：引入相位可調的平行光，在像平面處發生干涉，調節相位的過程中，最終把某些地方調成全黑（如果幅度也可以調節的話），對比度當然就出來了。
（7）可能採用的方法：合束鏡片。
（8）上面這些是從高讚的回答中想到的，但是實際的相襯顯微鏡並沒有這樣做。理解實際的相襯顯微鏡，不得不用到些數學的公式，看來看去，還是Okan的書最清楚。
3樓：龔健男
決定抽時間回答一下這個一直無人關注也無人回答的問題。感覺這個問題還是挺重要的，其原理也非常簡潔精妙，實現的效果卻令人印象深刻。
相襯顯微鏡是生物學研究中最常用到的顯微鏡，生物學研究經常要觀察又薄又透明的樣品，比如細胞，因為太薄，太透明，這種樣品在普通的光學顯微鏡下往往是很難直接看到的。
我們在中學生物實驗中觀察細胞的時候，往往使用某種特定染料對細胞染色，或者直接觀察有顏色的細胞，比如洋蔥表皮細胞。然而對實際生物學研究中我們需要一種可以不進行處理而直接對細胞進行觀察的方法，相襯顯微鏡很好地解決了這個問題。
A:普通明場顯微鏡效果 B:相襯顯微鏡效果
照明光在通過透明樣品後，因光強變化很小，而導致成像無法被直接觀察到，但由於樣品的成分，密度的不同，會使得光線穿過時產生不同的相位移動。相襯顯微鏡本質上就是利用這種相位移動進行成像，而這類樣品也稱為相位樣品。
相襯顯微鏡簡化光路圖，圖源維基百科
相襯顯微鏡的核心是要將到光線通過樣品時產生的相位差變化，轉換成光強變化，從而能被探測器探測到，而轉換的方法就是利用光的干涉。
上圖是相襯顯微鏡的簡化光路圖，關鍵元件是位於平面3上的Phase環P，其光闌函式（Pupil Function, 我忘了中文怎麼講了，大概這個意思）為
a \end \right." eeimg="1"/>（這是本文唯一的數學表示式了）
其中ε很小，於是光線在顯微鏡種經歷的過程為：
平面1的照明燈絲發射球面光，經聚光鏡聚焦形成平面光。
平面光照在樣品平面2上，大部分光線未穿過樣品，平行射入物鏡（Objective），成為參考光S波（圖中紅色），少部分光線穿過樣品，發生折射，從樣品出射後相位將整體延遲1/4波，成為折射光D波（圖中藍色）。
折射光被物鏡聚焦到樣品平面的共軛平面，即像平面4，中間穿過Phase環平面3，大部分不受影響（因為ε很小）
參考光被物鏡聚焦到後焦平面3，即Phase環平面，通過中間的相位板，相位提前四分之一波長。同時還將通過衰減片，將光強衰減到與折射光可比。
像平面4上，參考光與折射光的相位差達到了半波長，引起相消干涉，從而將相位變化轉化為振幅變化，產生成像。
以上就是相差顯微鏡的基本原理。
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