相差与微分干涉是基于不同的观察样品时所选择的显微镜的两种观察方式，相差常用于观察未染色的标本。活细胞和未染色的生物标本，因细胞各部细微结构的折射率和厚度的不同，光波通过时，波长和振幅并不发生变化，仅相位发生变化(振幅差)，这种振幅差人眼无法观察。而相差显微镜通过改变这种相位差，并利用光的衍射和干涉现象，把相差变为振幅差来进行观察和研究。
   

相差显微镜有四个特殊结构：
    1.环形光阑（annular diaphragm） 位于光源与聚光器之间，作用是使透过聚光器的光线形成空心光锥，焦聚到标本上。
   

    2.相位板（annular phase plate）在物镜中加了涂有氟化镁的相位板，可将直射光或衍射光的相位推迟1/4λ。分为两种：
   （1）A+相板：将直射光推迟1/4λ，两组光波合轴后光波相加，振幅加大，标本结构比周围介质更加变亮，形成亮反差（或称负反差）。
   （2）B+相板：将衍射光推迟1/4λ，两组光线合轴后光波相减，振幅变小，形成暗反差（或称正反差），结构比周围介质更加变暗。
   

    3.合轴调节望远镜：用于调节环状光阑的像与相板共轭面完全吻合。
   

    4.绿色滤光片：缩小照明光线波长范围，减少由于照明光线的波长不同引起的相位变化。
    微分干涉相差观察方式是Nomarski在相差显微镜的基础上发明的，简称DIC。DIC显微镜针对细胞的结构，特别是一些较大的细胞器，如核、线粒体等，立体感特别强，适合于显微操作。目前像基因注入、核移植、转基因等的显微操作常在具备DIC观察方式的显微镜下进行。与相差显微镜相比，其标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。
   

DIC显微镜的物理原理完全不同于相差显微镜。DIC利用的是偏振光，有四个特殊的光学组件：偏振器(polarizer)、DIC棱镜、DIC滑行器和检偏器(analyzer)。
    1.偏振器：直接装在聚光系统的前面，使光线发生线性偏振。
   

    2.DIC棱镜：安装在聚光器中，是首先一个Wollaston棱镜，此棱镜可将一束光分解成偏振方向不同的两束光(x和y)，二者成一小夹角。聚光器将两束光调整成与显微镜光轴平行的方向。两束光相位一致，在穿过标本相邻的区域后，由于标本的厚度和折射率不同，引起了两束光发生了光程差。
   

    3.DIC滑行器：在物镜的后焦面处安装了第二个Wollaston棱镜，即它把两束光波合并成一束。这时两束光的偏振面(x和y)仍然存在。
   

    4.检偏器：光束穿过第二个偏振装置。
    在光束形成目镜DIC影像之前，检偏器与偏光器的方向成直角。检偏器将两束垂直的光波组合成具有相同偏振面的两束光，从而使二者发生干涉。x和y波的光程差决定着透光的多少。光程差值为0时，没有光穿过检偏器；光程差值等于波长一半时，穿过的光达到较大值。于是在灰色的背景上，标本结构呈现出亮暗差。为了使影像的反差达到较佳状态，可通过调节DIC滑行器的纵行微调来改变光程差，光程差可改变影像的亮度。调节DIC滑行器可使标本的细微结构呈现出正或负的投影形象，通常是一侧亮，而另一侧暗，这便造成了标本的人为三维立体感，类似大理石上的浮雕。