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根据位于物镜后焦平面中的相差环的配置和属性，可以在正或负相差下观察样品。本交互式程序探讨了明场以及正负相差显微镜中环绕 (S)、衍射 (D) 和产生的粒子 (P) 波之间的关系。此外，还介绍了相差板几何形状和代表性标本图像。
本程序使用随机选择的样本进行初始化，该样本出现在相位对比图像窗口中，相应的波关系导致相位图像显示在图像窗口左侧的图形中。为了操作的程序，使用鼠标光标来翻译相差模式之间滑块正和负相位对比或明视场照明。随着滑块的平移，出现在相差图像窗口中的图像会发生变化，以显示样本在滑块设置的当前成像模式下的显示方式。此外，波形图下方是相差板改变形状以符合滑块选择的成像模式。要查看新样本，请利用选择样本下拉菜单选择另一个样本。
与正负相差图像的生成相关的相差板配置、波关系和矢量图如图1所示。此外，还说明了通过这些技术成像的标本的例子。在正相差光学配置中（图 1 中的上排图像)，环绕 (S) 波前在穿过相差板时相位提前四分之一波长，以产生 180 度（半波长）的净相移。先进的环绕波前现在能够参与对中间图像平面上的衍射 (D) 波的相消干涉。在大多数情况下，仅提高环绕波前的相对相位不足以在显微镜中生成高对比度图像。发生这种情况是因为环绕波的振幅明显大于衍射波的振幅，并且抑制了仅来自总波数的一小部分的干扰所产生的图像。为了将环绕波前的幅度降低到更接近衍射波的幅度（并在图像平面上强制干涉），通过应用半透明金属（中性）增加物镜中的相差环的不透明度密度）涂层。环绕光波，几乎完全通过相差显微镜中的相差环，由于相差板的不透明度，其幅度急剧下降，其值范围在原始强度的 10% 到 30% 之间。
由于合成粒子波完全由环绕波阵面和衍射波阵面的干涉产生，到达图像平面的波阵面之间的干涉产生了一个粒子 (P) 波，其振幅现在大大小于当中性密度时周围的振幅涂层被应用。净效果是将样品引入的相对相位差转换为从图像平面出现的光的振幅（强度）差异。由于人眼将强度差异解释为对比度，因此标本现在可以在显微镜目镜中看到，也可以使用数码相机拍摄系统。所有正相位对比系统都选择性地将线性环绕 (S) 波前的相位相对于球面衍射 (D) 波前的相位提前。折射率高于周围介质的样品在中性灰色背景上显得较暗，而那些折射率低于沐浴介质的样品则显得比灰色背景更亮。
为了修改相差光学系统中空间分离的环绕波前和衍射波前的相位和幅度，已经引入了许多相差板配置。由于相差板位于或非常靠近物镜后焦平面（衍射平面），因此所有通过显微镜的光都必须穿过该组件。聚光器环所聚焦的相差板部分称为共轭区，而其余区域称为互补区。共轭区域包含负责将环绕（未衍射）光的相位相对于衍射波前的相位改变正负90度的材料。通常，相差环共轭区域比由聚光器环的图像定义的区域更宽（约 25%），以最小化扩散到互补区域的环绕光量。
现代显微镜制造商提供的大多数相差板都是通过将薄介电和金属薄膜真空沉积到玻璃板上或直接沉积到显微镜物镜内的透镜表面之一来生产的。介电薄膜的作用是改变光的相位，而金属薄膜则衰减非衍射光强度。一些制造商将多种抗反射涂层与薄膜结合使用，以减少反射回光学系统的眩光和杂散光的数量。如果相差板没有形成在透镜的表面上，它通常被粘合在位于物镜后焦平面附近的连续透镜之间。电介质、金属和抗反射膜的厚度和折射率，以及光学胶的厚度和折射率，仔细选择以在相差板的互补和共轭区域之间产生必要的相移。在光学术语中，将环绕光相对于衍射光的相位改变 90 度（正或负）的相差板被称为四分之一波片，因为它们对光程差的影响。
图 1的上半部分呈现了正相差的概览。由于玻璃板中的蚀刻环减少了波通过高折射率板的物理路径，正相位对比板（图1的左侧）将环绕波提前了四分之一波长。因为样品衍射光 (D) 与样品相互作用时延迟四分之一波长，从相差板出现时环绕波和衍射波之间的光程差为二分之一波长。最终结果是环绕波和衍射波之间的光程差为 180 度，这会导致图像平面上的高折射率样品产生相消干涉。图 1 上图描绘了正相位对比的相消干涉波的振幅分布。合成粒子 (P) 波的振幅低于环绕 (S) 波，导致物体看起来比周围暗背景，如最右侧的Zygnema绿藻图像所示（标记为点）。在图 1 中的图形和图像之间出现了一个矢量图，说明环绕波前进了四分之一波长，在正相位对比中显示为逆时针旋转 90 度。
还可以生产产生负相差的显微镜光学系统，如图1的下部所示。在这种情况下，环绕 (S) 波相对于衍射 (D) 波延迟（而不是提前）四分之一波长。结果是具有高折射率的样品在较暗的灰色背景下显得明亮（参见图 1下部标记为NEG的图像）。在负相位对比中，物镜相差板包含一个升高的环，该环将零级环绕波的相位延迟（而不是像在正相位对比中那样提前相位）相对于衍射波相位的四分之一波长。由于衍射波在通过样品时已经延迟了四分之一波长，因此消除了环绕波和衍射波之间的光程差，并且在像平面上的高折射率样品会发生相长干涉。请注意，产生的粒子 (P) 波的振幅高于负相差下的环绕 (S) 波（参见图1中的下图））。还说明了负相位对比的矢量图，其中环绕波矢量顺时针旋转90度。
