光学显微镜是一种利用光学透镜产生影像放大效应的显微镜。

由物体入射的光被至少两个光学系统（物镜和目镜）放大。首先物镜产生一个被放大实像，人眼通过作用相当于放大镜的目镜观察这个已经被放大了的实像。一般的光学显微镜有多个可以替换的物镜，这样观察者可以按需要更换放大倍数。这些物镜一般被安置在一个可以转动的物镜盘上，转动物镜盘就可以使不同的目镜方便地进入光路，物镜盘的英文是Nosepiece，又译作鼻轮。

现在的光学显微镜的构造非常的复杂精密，为了精准成像，显微镜的光学路径必须严谨的设计与控制。尽管如此，光学显微镜的运作原理是非常简单的。

最简单的物镜是由高分辨率的玻璃镜制成，有非常短的焦距，大概是160 mm左右，而产生了放大倒立成像，因此像是非常靠近试片来观察，经由对焦，其产生的是实像，不用经由目镜即可用肉眼看到，或者成像于纸张上。在多数的显微镜，目镜是双镜组成的，一个在眼睛，产生虚像，使肉眼看到放大成像；一个则靠近物镜，产生实像。

应用领域：光学显微镜主要用于光滑表面的微米级组织观察与测量，因为采用可见光作为光源因此不仅能观察样品表层组织而且在表层以下的一定范围内的组织同样也可被观察到，并且光学显微镜对于色彩的识别非常敏感和准确。

光学显微镜可分为：体视显微镜，偏光显微镜，金相显微镜。

(一)体视显微镜
体视显微镜是分析鉴定和保护文物工作最常用的分析工具之一。由于其结构简单、价格便宜、实用性强、操作简单等特点，在多数博物馆的保护实验室中都有配备。通常体视显微镜由物镜、目镜、镜筒、载物台和一个附加的照明灯等部分构成，可通过旋转物镜调节放大倍数。体视显微镜的放大倍数一般为 14~40 倍不等，一些较好的显微镜还配有照相系统，可获得被观察物体的显微放大照片。
在古代文物的结构和工艺研究中，显微结构分析是一种不可或缺的方法和手段，它提供的显微结构信息，可以为人们提供直观的、细微的观察。体视显微镜可用于观察纸张、丝绸、陶瓷等各类文物，是文物研究的理想工具之一。
(二)偏光显微镜
偏光显微镜是依据波动光学的原理，观察和精密测定标本细节，或透明物体改变光束的物理参数，以此判别物质结构的一种岩相显微镜。偏光显微镜的放大倍数一般为 40~400 不等。偏光显微镜的成像原理是在光路中插入两个偏光镜。一个在载物台下方，称为下偏光镜，用来产生偏光，故又称起偏镜，其作用是使入射光分解成振动方向互相垂直的两条线偏振光，其中一条被全反射，另一条则入射；另一个在载物台上方的镜筒内，称为上偏光镜，它被用来检查偏光的存在，故又称检偏镜。凡装有两个偏光镜，而且使偏振光振动方向互相垂直的一对偏光镜称为正交偏光镜。。正交偏光镜间无样品或有各向同性(立方晶体)的样品时，视域完全黑暗。当有各向异性样品时，光波入射时发生双折射，再通过偏振光的相互干涉获得结晶物的衬度。
偏光显微镜在文物研究方面主要用于古代颜料、丝绸、陶瓷等各类文物的鉴定，使用偏光显微镜时，先将文物样品制成可供观察用的薄片，然后在镜下根据不同矿物晶体在偏振光透过时具有不同的光学性质来鉴定矿物类型。
(三)金相显微镜
金相显微镜是进行金相分析(金属显微组织)的最基本的仪器之一。 所谓金相分析是指通过对金属显微组织的分析，来研究金属中合金生成、冶炼、浇铸以及加工工艺等信息。 金相显微镜的种类很多，但基本原理大致相同。金相显微镜的构造与偏光显微镜相似，所不同的是金相显微镜增加了入射光附件，可通过垂直的入射光束照射到样品表面，观察样品的微观形态。
金相分析开始于 20 世纪 60 年代，在考古学中主要是对古代金属文物的加工工艺、冶炼铸造工艺的研究。使用金相显微镜分析时，一般是用金属文物的残片，制成显微样片，然后放在金相显微镜下直接观察或用 FeCl3 的乙醇溶液侵蚀后观察，并可以摄取照片。金相组织分析是研究古代金属遗物的基本内容和方法之一。我国学者利用金相分析法对我国不同时期的铁器作了分析及古冶铁遗址进行考察，结果表明中国古代钢铁业方面，铸铁和生铁制钢一直是主要方法。铸铁脱碳钢，炒钢，灌钢工艺是中国古代炼钢技术中的重大成就。中国的冶金技术中在明代中叶以前一直居于水平。

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