荧光显微镜用于研究化学物质在细胞中的吸收、运输、分布和定位。被测物体产生荧光的方式有两种:自发荧光，紫外线照射后直接发出荧光称为二次荧光，被观察物经荧光染料处理后，经紫外光照射后才能发出荧光。细胞中的一些物质，如叶绿素，受到紫外线照射后会产生自发荧光。其他物质虽然本身没有荧光，但用荧光染料或荧光抗体染色后，可以发出二次荧光。
荧光显微镜采用发光效率高的点光源，发射一定波长的光(紫外光365nm或紫蓝光420nm)作为激发光，激发标本中的荧光物质发出各种颜色的荧光，然后通过物镜和目镜的放大进行观察。在这样强的对比背景下，即使荧光微弱，也容易识别，灵敏度高，主要用于研究细胞结构功能和化学成分。
荧光显微镜可分为两种类型:透射显微镜和落射显微镜。前者是原始的，后者是的。两种荧光显微镜的基本构造相似，主要区别如下:透射激发光通过标本，整个标本产生荧光，然后进入物镜，放大倍数越高，荧光越弱；入射的激发光投射到样品表面，样品表面产生荧光，然后荧光进入物镜。放大倍数越高，荧光越强，适合高倍观察。
荧光显微镜的主要部件有汞灯光源、激发滤板、分色镜(脱落式)、压制滤板、暗场聚光器(透射式)等。此外，由于汞灯发热严重，大部分都装有吸热过滤器。有些荧光显微镜也有相位差物镜和环形光阑，所以可以进行相位差观察。而荧光显微镜采用倒置框架，还有倒置显微镜等等。
此外，上述所有显微镜都可以通过安装CCD组装成数字显微镜，将显微镜看到的物理图像转换成数模图像，并使其在计算机上成像。因此，我们可以从传统的普通双目观察到显示器上的再现来研究微观领域，从而提高工作效率。
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