針對金相樣品的物理特性，金相顯微鏡一般有明場、暗場、偏光、微分干涉這四種常見的觀察方法，近十年最新的又出現了激光共聚焦的方法。
按照現代儀器“模塊化設計，積木式結構"的設計思想，這四種功能并不一定固化在每一臺金相顯微鏡上，而是以明場作為基本核心，可以將其他功能象“搭積木"一樣組合到該顯微鏡上。如最基本的有明場和暗場功能，插入了起偏鏡和檢偏鏡后就增加了正交偏光功能，再插入渥拉斯頓棱鏡(Wollanston prism)就又增加了微分干涉功能。
明場照明是金相研究中主要的觀察方法。入射線垂直地或近似垂直地照射在試樣表面，利用試樣表面反射光線進入物鏡成像。如果試樣是一個鏡面，在視場內是明亮的一片，試樣上的組織將呈色影像襯映在明亮的視場內，叫做“明場"照明。
明場效果
通過物鏡的外周照明試樣，照明光線不入射到物鏡內，就可以得到試樣表面繞射光而形成的像。如果試樣是一個鏡面，由試樣上反射的光線仍以極大的傾斜角向反方向反射，不可能進入物鏡，在視場內是漆黑一片，只有試樣凹凸之處才能有光線反射進入物鏡，試樣上的組織將以亮白影像映襯在漆黑的視場內，如同星星在夜空，叫做“暗場"照明。
暗場效果
利用偏光原理，對某些物質所具有的偏光性進行觀察。
自然光(或天然光)是指太陽光、電燈光，它的光振動是各個方向均衡的，都垂直于傳播方向，若光振動局限在垂直于傳播方向的平面內的某一個方向上，則稱為偏振光。
微分干涉是利用偏光干涉原理，光源發出一束光線經聚光鏡射入起偏鏡，形成一線偏振光，經半透反射鏡射入渥拉斯登棱鏡后，產生一個具有微小夾角的尋常光(O光)和非常光(e光)的相交平面；再通過物鏡射向試樣，反射后再經渥拉斯登棱鏡合成一束光，通過半透反射鏡在檢偏鏡上O光與e光重合產生相干光束，在目鏡焦平面上形成干涉圖像，它可觀察試樣表面的微小凹凸和裂紋，且影像呈立體感，觀察效果更逼真。
微分干涉效果
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