熒光顯微鏡用于研究化學物質在細胞中的吸收、運輸、分布和定位。被測物體產生熒光的方式有兩種:自發熒光，紫外線照射后直接發出熒光稱為二次熒光，被觀察物經熒光染料處理后，經紫外光照射后才能發出熒光。細胞中的一些物質，如葉綠素，受到紫外線照射后會產生自發熒光。其他物質雖然本身沒有熒光，但用熒光染料或熒光抗體染色后，可以發出二次熒光。
熒光顯微鏡采用發光效率高的點光源，發射一定波長的光(紫外光365nm或紫藍光420nm)作為激發光，激發標本中的熒光物質發出各種顏色的熒光，然后通過物鏡和目鏡的放大進行觀察。在這樣強的對比背景下，即使熒光微弱，也容易識別，靈敏度高，主要用于研究細胞結構功能和化學成分。
熒光顯微鏡可分為兩種類型:透射顯微鏡和落射顯微鏡。前者是原始的，后者是的。兩種熒光顯微鏡的基本構造相似，主要區別如下:透射激發光通過標本，整個標本產生熒光，然后進入物鏡，放大倍數越高，熒光越弱；入射的激發光投射到樣品表面，樣品表面產生熒光，然后熒光進入物鏡。放大倍數越高，熒光越強，適合高倍觀察。
熒光顯微鏡的主要部件有汞燈光源、激發濾板、分色鏡(脫落式)、壓制濾板、暗場聚光器(透射式)等。此外，由于汞燈發熱嚴重，大部分都裝有吸熱過濾器。有些熒光顯微鏡也有相位差物鏡和環形光闌，所以可以進行相位差觀察。而熒光顯微鏡采用倒置框架，還有倒置顯微鏡等等。
此外，上述所有顯微鏡都可以通過安裝CCD組裝成數字顯微鏡，將顯微鏡看到的物理圖像轉換成數模圖像，并使其在計算機上成像。因此，我們可以從傳統的普通雙目觀察到顯示器上的再現來研究微觀領域，從而提高工作效率。
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