照明系统是显微镜中不可缺少的一部分，根据被观察物体的不同，有透射光照明透明样品的照明系统以及非透明物体的照明系统。根据照明方式，有临界照明和科勒照明。
显微镜的照明系统
照明系统是显微镜中不可缺少的一部分，根据被观察物体的不同，一般有以下几种照明方式。
一、用透射光照明透明标本的照明系统
1.临界照明（critical illumination）
这是把光源通过照明系统或者聚光镜成像于物面上的照明方法，如下图所示。图中双点划线是从光源到物面再到像面的一对共轭关系，虚线是从光源光阑到物镜孔阑的另一对共轭关系，此时，聚光镜的像方孔径角必须与物镜的物方孔径角相匹配，为此，可以在聚光镜的物方焦面上或附近设置可变光阑。于是照明系统的出瞳正好与物镜的入瞳大致重合。临界照明的缺点是当光源的亮度不均匀或呈现明显的灯丝结构时，将会反映到物面上而影响观察效果。
2.科勒照明（Kohler illumination）
这是一种把光源像成在物镜入瞳面上的照明方法。它没有临界照明的那种缺点，整个系统如下图所示。图中的虚线是从光源到物镜孔阑的一对共轭关系，双点划线是从光源光阑J1到物面再到像面的另一对共轭关系，光源发出的光先经一个前置透镜L成像于聚光镜前的可变光阑J2上，聚光镜再将此光源像成在物镜的入瞳面上。在前置透镜后紧靠透镜处设置可变光阑，它被照明后具有均匀的亮度，并被聚光镜成像于物面上，使物面也得到均匀照明。调节光阑J2，可以使照明系统与不同数值孔径的物镜相匹配；调节光阑J1，可改变物面上的照明范围。对比前后两种照明方式，可以发现科勒照明可以是将光源换成光源加前置物镜和光源光阑J1，将光源通过前置物镜成像到J2，J1位于原临界照明的光源位置。
二、非透明标本的照明系统
照明非透明物体最常用的方法是正向照明，把显微镜物镜同时作为聚光镜来使用，如下两幅图所示。可以看出，前者相当于临界照明，后者相当于科勒照明。
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