一、光学显微镜
显微镜的发明和使用，使得人类可以从植物的组织和细胞层次揭示植物的奥秘，认识植物的生命活动规律。随着显微镜的不断改进和提高，出现了适应于不同需要的各种特殊显微镜。光学显微镜技术是经典的技术，迄今仍然是研究植物细胞和组织的重要技术。
（一）普通光学显微镜
普通光学显微镜是最常用的光学显微镜，它以透射光作为照明光源，又称明视野显微镜。其他许多种类的显微镜都是在此基础上，根据光学的现象和规律，适当地改装而成。
1 .基本原理
显微镜通过透镜放大被检物体，其成像原理和光路图如图3-1所示。被检物体AB放在物镜（L1）前方的1～2倍焦距之间，则在物镜（L1）后方形成一个倒立的放大实像A1B1，这个实像正好位于目镜（L2）的焦点之内，通过目镜后形成一个放大的虚像A2B2。这个虚像通过调焦装置使其落在眼睛的明视距离处，使所看到的物体最清晰，也就是说虚像A2B2是在眼球晶状体的两倍焦距之外，通过眼球后在视网膜形成一个倒立的A2B2缩小像A3B3。
2. 结构及性能
显微镜由光学系统和机械装置两部分组成（图3-2）。光学系统主要包括物镜、目镜和照明装置，机械装置主要包括镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器和调焦装置等。
显微镜的主要性能包括分辨力、放大率、焦点深度、镜像亮度和视场亮度等。分辨力指能够区分的相近两点间的最小距离，两点间的距离越小，表示显微镜的分辨力越高。显微镜的分辨力可用公式R=0.61λ/(nsinα) 表示，其中R为分辨力，λ为光波波长，n为物镜与被检物体之间介质的折射率，α为透镜角孔径，指从位于物镜光轴上标本的一个点发出光线伸长到物镜前透镜的有效直径的两端所形成的夹角的一半（图3-3）。nsinα又称镜口率。放大率也称放大倍数，指最终成像的大小与原物体大小的比值，显微镜的总放大倍数等于目镜和物镜的放大倍数的乘积。焦点深度指当焦点对准物体某一点时，不仅位于该点平面上的各点都可看得清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清晰部分的厚度就是焦点深度。焦点深度与总放大率和镜口率成反比，因此，高放大率和高镜口率的显微镜其焦点深度浅，不能看到标本的全厚度，必须调节螺旋，仔细地从上到下进行观察。镜像亮度是显微镜的图像亮度的简称，指在显微镜下所观察到的图像的明暗程度。使用时，对镜像亮度的要求，一般是使眼睛既不感到暗淡，又不觉得耀眼。镜像亮度与镜口率平方成正比，与总放大倍数的平方成反比。视场亮度是指显微镜下整个视场的明暗程度，不仅与目镜、物镜有关，还直接受聚光镜、光阑和光源等因素的影响。在不更换物镜和目镜的情况下，视场亮度大，镜像亮度也就大。
3. 基本应用
普通光学显微镜被广泛地应用于各学科领域中，它是用来观察、记录和研究经过制片技术处理后被检物体的细微结构的最主要的光学精密仪器。能够用这类显微镜观察到的细胞结构，如细胞壁、纹孔、线粒体、质体、液泡、核和核仁等，均称为细胞的显微结构。
（二）相差显微镜
相差显微镜是利用特殊的相差装置，使光波通过样品时把光程差变为振幅差，以增大透明物体的明暗反差，从而可以用来观察未染色的活体组织和细胞结构的一种显微镜。
1. 基本原理
相差显微镜的基本原理如图3-1-4所示，从光源射出的光通过标本时，如果标本是完全均质透明的物体，光将继续前进，称为直射光；若某部分含有折射率不同的物质时，由于光的衍射现象则向周围侧方分散前进，这种光振幅较小，相位延后，称为衍射光。当直射光和衍射光两个光波同时达到一点时，则相互干涉，形成合成波。合成波的大小取决于两个光波的振幅和相位差。如果振幅相等，相位差为零，其合成波则有两倍的振幅，产生相长干涉，最为明亮；若一个光的相位推迟，其合成波振幅减小，光亮变暗；当一个光波恰好推迟半个波长时，则两个光波的振幅相抵消，产生相消干涉，成为黑暗状态。如果合成波的振幅比背景光的振幅大，则称为明反差（负反差）；如果合成波的振幅比背景光的振幅小，则称为暗反差（正反差）。光线的相位差并不为肉眼所识别，通过光的干涉和衍射现象，相位差变成了振幅差，即明暗之差，肉眼因此得以识别。
2. 结构及性能
与普通光学显微镜相比，相差显微镜在结构上进行了特别设计，用环状光阑代替可变光阑，用带相板的物镜代替普通物镜（图3-5）。相差板是安装在相差物镜后面的装置。相差板分为两部分，一是通过直射光的部分，叫共轭面，通常呈环状，另一部分是绕过衍射光的部分，叫补偿面，位于共轭面的内外两侧。相差板上装有吸收膜及推迟相位的相位膜。相差板除推迟直射光或衍射光的相位以外，还有吸收光量使光度发生变化的作用。环状光阑是由大小不同的环状孔形成的光阑，安装在聚光镜下面，光线只能通过环状光阑的透明部分射入。不同倍数的相差物镜要用相应的环状光阑。光线从聚光镜下的环状光阑的缝隙射入直射光，照射到被检物体上，产生直射光和衍射光两种光波。在物镜的后焦面上，设有相差板，直射光通过共轭面，衍射光通过补偿面。背景为直射光，成像为直射光和衍射光的合成波。
3. 基本应用
相差显微镜最基本的应用是观察活细胞的结构，可用新鲜的活材料，也可用固定材料，但无论用哪种材料都不宜过厚，一般以不超过20μm。制作切片所用的载玻片也须讲究质量，要均匀一致，厚度在1mm左右，玻片过厚时，亮环就不能与相差板的圆环一致。
（三）暗视野显微镜
暗视野显微镜以丁达尔效应为基础，通过特殊的集光器，使照射样品的直射光不能进入物镜，只有被样品表面所反射或所衍射的散射光进入物镜，因而在黑暗的视野中形成物体明亮的像。暗视野显微镜具有较高的分辨力，它主要被用于观察未染色的标本。
1. 基本原理
当来自集光器的入射光由于斜度的增加落在物镜的孔径之外时，这种光将不能直接参与像的形成。作为在标本上折射、反射和干涉的结果在各个方向上被散射的光将部分地被物镜所捕获。由于直射光线不能进入物镜，当光路中没有物体时，整个视野是完全黑暗的，因此称为暗视野。但是如果把一个物体放在光路中时，它将反射来自照明器的部分光而成为小的光源。当这种物体衍射点的亮度在中间像上足够强时，它在显微镜中将能被分辨。暗视野中的像主要是由在具有不同折射率的界面上产生的散射光形成的，因此所形成的物体的像是不可靠的，它不能表示物体的真实结构，它只是勾画了物体的轮廓，只能看到物体的存在和运动。
2. 结构及性能
对于暗视野显微镜来说，必须有一个专门的照明系统，这个系统应该满足以下要求：照明光线要有足够的倾斜度，以保证没有直接射入物镜的光锥；较强的光源；集光器必须有调中装置。实际上，普通显微镜换上暗视野聚光器或用中心挡光法，即可取得暗视野效果。就其构造来说，常用的暗视野集光器有以下几种：抛物面聚光器；心形面聚光器；明暗两用聚光器；辉光聚光器；同心球面聚光器等。其中以抛物面聚光器最为常用。抛物面聚光器是一个单透镜，周围倾斜度较小的抛物线形式（图3-6）。由显微镜的反光镜反射出的光线，被聚光器的中部遮光板所阻挡，但侧面光线则自由进入遮光板旁和透镜边缘之间的缝隙。这些光线在聚光镜凹面上发生折射，结果光线集中到聚光器的界面以外，处于观察标本的平面上。
3. 基本应用
暗视野显微镜观察物体时，主要观察的是物体的几何轮廓，分辨不清内部的细微结构，适合于观察具有规则结构的物体，例如硅藻、放线菌等；或具有线性结构的物体，如鞭毛、纤维；以及细菌、单细胞浮游生物、悬浮细胞等非常微小的生物体。
（四）荧光显微镜
荧光显微镜是利用一定波长的光使样品受到激发，产生不同颜色的荧光，用来观察和分辨样品中某些物质及其性质的一种显微镜。
1. 基本原理
用于显微观察中的荧光可以分为自发荧光和继发荧光。自发荧光也称为原发荧光，它是指由一个物质的自然性质所产生的荧光，如叶绿素在可见光的激发下会产生红色荧光。继发荧光是由已经被结合到显微镜标本成分中的具有荧光性质的物质所产生的荧光，如细胞中的DNA经吖啶橙染色后，就可以发出黄绿色的荧光。荧光显微镜利用一个高发光效率的点光源，经过滤色系统，发出一定波长的光作为激发光，能激发标本的荧光物质使其发出一定的荧光，通过物镜和目镜的放大进行观察。在强烈的对衬背景下，即使荧光很微弱也容易清晰辨认，灵敏度高。
2. 结构及性能
荧光显微镜和普通光学显微镜基本相同，主要区别是荧光显微镜具有荧光光源和滤色系统（图3-7）。荧光光源常用的有高压汞灯和氙灯。滤色系统由激发滤光片和阻断滤光片组成。激发滤光片放置于光源和物镜之间，其作用是选择激发光的波长范围。阻断滤光片是吸收和阻挡激发光进入目镜，防止激发光干扰荧光和损伤眼睛，并可选择特异的荧光通过，从而表现出专一性的荧光色彩。
3. 基本应用
荧光显微镜可观察固定的切片标本，也可在活体染色后进行活细胞的观察。因此，有关细胞与组织中物质的吸收与运输，化学物质的分布与定位等问题，均可利用这种显微镜进行研究。
（五）倒置显微镜
（六）微分干涉相差显微镜（七）偏光显微镜（八）体视显微镜（九）激光共焦点扫描显微镜二、电子显微镜（一）透射电子显微镜（二）扫描电子显微镜
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