研究級金相顯微鏡其主要由光學系統、照明系統和機械系統三部分組成，其中由光源、反光鏡、物鏡組、目鏡和多組聚光鏡組組成光學系統;底座上低壓燈泡(為提高光源可靠性現多用冷光源即LED燈)，反光鏡、孔徑光欄、視場光欄和聚光鏡組成照明系統;試樣臺、物鏡轉換器、接目鏡、粗調和微調手輪、視場光欄和孔徑光欄構成機械系統。新型的金相顯微鏡還具備瞬時高清抓拍和圖像處理功能，金相顯微鏡跟一般顯微鏡成像的原理是大致相同。
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就又增加了微分干涉功能。
下面讓我們一起來了解一下研究級金相顯微鏡的四種觀察方法吧。
1)明場
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。
2)暗場
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。
3)偏光
利用偏光原理，對某些物質所具有的偏光性進行觀察。
①自然光與偏振光
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。
②偏振光的獲得常用方法有兩種：
a.偏振棱鏡某些晶體，當光線射到它的分界面上時，會產生兩束折射光，這種現象稱為“雙折射”。一束光遵循折射定律叫“尋常光”，用O光表示;另一束不遵循折射定律叫“非常光”，用e光表示。所謂偏振棱鏡，即光線通過此棱鏡時，會產生雙折射現象，常用的為尼科爾棱鏡。
b.人造偏振片自然光射到人造偏振片時，使自然光變成偏振光，目前顯微鏡普遍采用人造偏振片。
4)微分干涉
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。
