由于客觀條件，任何光學(xué)系統(tǒng)都不能生成理論上理想的像，各種相差的存在影響了成像質(zhì)量。下面分別簡要介紹各種相差。
1、色差
色差是透鏡成像的一個嚴(yán)重缺陷，發(fā)生在多色光為光源的情況下，單色光不產(chǎn)生色差。白光由紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫 七種組成，各種光的波長不同 ，所以在通過透鏡時的折射率也不同，這樣物方一個點(diǎn)，在像方則可能形成一個色斑。
色差一般有位置色差，放大率色差。位置色差使像在任何位置觀察，都帶有色斑或暈環(huán)，使像模糊不清。而放大率色差使像帶有彩色邊緣。
2、球差
球差是軸上點(diǎn)的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是，一個點(diǎn)成像后，不在是個亮點(diǎn)，而是一個中間亮、邊緣逐漸模糊的亮斑。從而影響成像質(zhì)量。
球差的矯正常利用透鏡組合來消除，由于凸、凹透鏡的球差是相反的，可選配不同材料的凸凹透鏡膠合起來給予消除。舊型號顯微鏡，物鏡的球差沒有完全矯正，應(yīng)與相應(yīng)的補(bǔ)償目鏡配合，才能達(dá)到糾正效果。一般新型顯微鏡的球差完全由物鏡消除。
1、慧差
慧差屬軸外點(diǎn)的單色相差。軸外物點(diǎn)以大孔徑光束成像時，發(fā)出的光束通過透鏡后，不再相交一點(diǎn)，則一光點(diǎn)的像便會得到一逗點(diǎn)狀，型如慧星，故稱“慧差”。
2、像散
像散也是影響清晰度的軸外點(diǎn)單色相差。當(dāng)視場很大時，邊緣上的物點(diǎn)離光軸遠(yuǎn)，光束傾斜大，經(jīng)透鏡后則引起像散。像散使原來的物點(diǎn)在成像后變成兩個分離并且相互垂直的短線，在理想像平面上綜合后，形成一個橢圓形的斑點(diǎn)。像散是通過復(fù)雜的透鏡組合來消除。
3、場曲
場曲又稱“像場彎曲”。當(dāng)透鏡存在場曲時，整個光束的交點(diǎn)不與理想像點(diǎn)重合，雖然在每個特定點(diǎn)都能得到清晰的像點(diǎn)，但整個像平面則是一個曲面。這樣在鏡檢時不能同時看清整個相面，給觀察和照相造成困難。因此研究用顯微鏡的物鏡一般都是平場物鏡，這種物鏡已經(jīng)矯正了場曲。
4、畸變
前面所說各種相差除場曲外，都影響像的清晰度?；兪橇硪环N性質(zhì)的相差，光束的同心性不受到破壞。因此，不影響像的清晰度，但使像與原物體比，在形狀上造成失真。
（1） 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以外時，則在像方二倍焦距以內(nèi)、焦點(diǎn)以外形成縮小的倒立實(shí)像；
（2） 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距上時，則在像方二倍焦距上形成同樣大小的倒立實(shí)像；
（3） 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以內(nèi)，焦點(diǎn)以外時，則在像方二倍焦距以外形成放大的倒立實(shí)像；
（4） 當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)上時，則像方不能成像；
（5） 當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)以內(nèi)時，則像方也無像的形成，而在透鏡物方的同側(cè)比物體遠(yuǎn)的位置形成放大的直立虛像。
顯微鏡的成像原理就是利用上述（3）和（5）的規(guī)律把物體放大的。當(dāng)物體處在物鏡前F-2F（F為物方焦距）之間，則在物鏡像方的二倍焦距以外形成放大的倒立實(shí)像。在顯微鏡的設(shè)計上，將此像落在目鏡的一倍焦距F1之內(nèi)，使物鏡所放大的次像（中間像），又被目鏡再一次放大，終在目鏡的物方（中間像的同側(cè)）、人眼的明視距離（250mm）處形成放大的直立（相對中間像而言）虛像。因此，當(dāng)我們在鏡檢時，通過目鏡（不另加轉(zhuǎn)換棱鏡）看到的像與原物體的像，方向相反。 ?
原子力顯微鏡（AFM）是一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。原子力顯微鏡自從問世以來在生物學(xué)研究中有其不可替代的作用，以其樣品制備簡單，可在多種環(huán)境中運(yùn)作，高分辨率等優(yōu)勢，成為生命科學(xué)研究中不可缺少的工具。
原子力顯微鏡工作原理：
通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。
原子力顯微鏡（AFM）在生物領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，生物分子能夠在原子力顯微鏡的檢測下，看到物質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的變化，這些變化包含表面結(jié)構(gòu)的缺陷、表面吸附的形態(tài)等。對生物分子的研究有著重要的作用。
偏光顯微鏡基本工作原理：
一、單折射性與雙折射性：
光線通過某一物質(zhì)時，如光的性質(zhì)和進(jìn)路不因照射方向而改變，這種物質(zhì)在光學(xué)上就具有“各向同性”，又稱單折射體，如普通氣體、液體以及非結(jié)晶性固體；若光線通過另一物質(zhì)時，光的速度、折射率、吸收性和偏振、振幅等因照射方向而有不同，這種物質(zhì)在光學(xué)上則具有“各向異性”，又稱雙折射體，如晶體、纖維等。
二、光的偏振現(xiàn)象：
光波根據(jù)振動的特點(diǎn)，可分為自然光與偏振光。自然光的振動特點(diǎn)是在垂直光波傳導(dǎo)軸上具有許多振動面，各平面上振動的振幅分布相同；自然光經(jīng)過反射、折射、雙折射及吸收等作用，可得到只在一個方向上振動的光波，這種光波則稱為“偏光”或“偏振光”。
三、偏光的產(chǎn)生及其作用：
偏光顯微鏡重要的部件是偏光裝置——起偏器和檢偏器。過去兩者均為尼科爾(Nicola)棱鏡組成，它是由天然的方解石制作而成，但由于受到晶體體積較大的限制，難以取得較大面積的偏振，偏光顯微鏡則采用人造偏振鏡來代替尼科爾梭鏡。人造偏振鏡是以硫酸喹啉又名Herapathite的晶體制作而成，呈綠橄欖色。當(dāng)普通光通過它后，就能獲得只在一直線上振動的直線偏振光。偏光顯微鏡有兩個偏振鏡，一個裝置在光源與被檢物體之間的叫“起偏鏡”；另一個裝置在物鏡與目鏡之間的叫“檢偏鏡”，有手柄伸手鏡筒或中間附件外方以便操作，其上有旋轉(zhuǎn)角的刻度。從光源射出的光線通過兩個偏振鏡時，如果起偏鏡與檢偏鏡的振動方向互相平行，即處于“平行檢偏位”的情況下，則視場較為明亮。反之，若兩者互相垂直，即處于“正交校偏位”的情況下，則視場完全黑暗，如果兩者傾斜，則視場表明出中等程度的亮度。由此可知，起偏鏡所形成的直線偏振光，如其振動方向與檢偏鏡的振動方向平行，則能完全通過；如果偏斜，則只以通過一部分；如若垂直，則完全不能通過。因此，在采用偏光顯微鏡檢時，原則上要使起偏鏡與檢偏鏡處于正交檢偏位的狀態(tài)下進(jìn)行。
四、正交檢偏位下的雙折射體：
在正交的情況下，視場是黑暗的，如果被檢物體在光學(xué)上表現(xiàn)為各向同性單折射體、，無論怎樣旋轉(zhuǎn)載物臺，視場仍為黑暗，這是因?yàn)槠鹌R所形成的線偏振光的振動方向不發(fā)生變化，仍然與檢偏鏡的振動方向互相垂直的緣故。若被檢物體具有雙折射特性或含有具雙折射特性的物質(zhì)，則具雙折射特性的地方視場變亮，這是因?yàn)閺钠鹌R射出的直線偏振光進(jìn)入雙折射體后，產(chǎn)生振動方向不同的兩種直線偏振光，當(dāng)這兩種光通過檢偏鏡時，由于另一束光并不與檢偏鏡偏振方向正交，可透過檢偏鏡，就能使人眼看到明亮的象。光線通過雙折射體時，所形成兩種偏振光的振動方向，依物體的種類而有不同。
雙折射體在正交情況下，旋轉(zhuǎn)載物臺時，雙折射體的象在360°的旋轉(zhuǎn)中有四次明暗變化，每隔90°變暗一次。變暗的位置是雙折射體的兩個振動方向與兩個偏振鏡的振動方向相一致的位置，稱為“消光位置”從消光位置旋轉(zhuǎn)45°，被檢物體變?yōu)樽盍?，這就是“對角位置”，這是因?yàn)槠x45°時，偏振光到達(dá)該物體時，分解出部分光線可以通過檢偏鏡，故而明亮。根據(jù)上述基本原理，利用偏光顯微術(shù)就可能判斷各向同性單折射體、和各向異性雙折射體、物質(zhì)。
五、干涉色：
在正交檢偏位情況下，用各種不同波長的混合光線為光源觀察雙折射體，在旋轉(zhuǎn)載物臺時，視場中不僅出現(xiàn)最亮的對角位置，而且還會看到顏色。出現(xiàn)顏色的原因，主要是由干涉色而造成當(dāng)然也可能被檢物體本身并非無色透明、。干涉色的分布特點(diǎn)決定于雙折射體的種類和它的厚度，是由于相應(yīng)推遲對不同顏色光的波長的依賴關(guān)系，如果被檢物體的某個區(qū)域的推遲和另一區(qū)域的推遲不同，則透過檢偏鏡光的顏色也就不同。
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