() ()相位对比

相差显微镜是一种特殊的显微镜，特别适合观察透明度高的物体，如生物切片、油膜、相位光栅等。光波通过这些物体时，往往只是改变了入射光波的相位，而没有改变入射光波的振幅。由于人眼和所有的能量探测器只能分辨光波强度的差异，即振幅的差异，不能分辨相位的变化，所以用普通显微镜很难观察到这些物体。

透明度高的对象也称为相位对象。相位对比法(也叫相位对比法)是通过一个空间滤波器将物体的相位信息转换成相应的振幅信息，从而大大提高透明物体的分辨率。所以从这个意义上说，相位对比法是一种光学信息处理方法，是信息处理最早的成果之一，所以在光学发展史上具有重要意义。1935年，根据阿贝成像原理，泽尔尼克首先提出了通过改变光谱的相位来提高透明物体成像对比度的相位对比法。1953年，泽尔尼克获得诺贝尔物理学奖。这是诺贝尔物理学奖中为数不多的光学相关奖项。

实用的方法是在玻璃基板的中心加入一滴液体，液滴的光路引起一定的相移，从而形成相位板，将这个相位板放在显微镜的后焦面上作为空间滤波器。在相干光的照射下，像平面上出现与物体相位信息相关的图像。像面上的光强分布与样品的相位成线性关系，即样品的相位分布调制像面上的光强。

Zelnik 1888 July 16出生于荷兰阿姆斯特丹一个数学老师的家庭。他的父母都是数学老师。父亲当过小学校长，编过数学教材，以注重教学方法著称。泽尔尼克的兄弟姐妹都是大学教授和文化名人。

泽尔尼克继承了他父亲对物理的兴趣。他小时候就有自己的实验设备库。希腊文和拉丁文因为偏爱理科课程，经常不及格。当他还是学生的时候，他花了很多时间做实验，尤其是彩色摄影。由于资金有限，他不得不自己准备酒精进行彩色摄影。他还靠自己的智慧做了一个照相机和一个小型天文观测器，可以用旧电唱机里的发条给彗星拍照。他还和父母一起解决了很多数学问题。

1905泽尔尼克进入阿姆斯特丹大学，主修化学，辅修数学和物理。1908获得数学金牌。据说，人们在颁奖前问他想拿金牌还是奖金，他回答说:“我想要钱。”因为他已经享受到了获得金牌的荣誉。1915泽尔尼克获得应用吉布斯统计力学博士学位。今后，他将与该领域的其他人合作，继续他的研究。

1913泽尔尼克接受了哥廷根大学天文学教授Kapteyn的邀请，担任他的助手。1915年在哥廷根大学任讲师，讲授数学物理。1920年晋升正教授。他写了大量关于统计物理学的文章。在实验中，以灵敏振镜的设计而闻名。后来这种灵敏的检流计被厂家批量生产并广泛使用。1930年，他回到光学研究领域，撰写了关于凹面光栅的像差和空间相干性的著作。从1938到1948，他和他的学生合作研究透镜像差对衍射图样的影响。

相位对比法不是用显微镜发现的，而是泽尔尼克在其他光学领域工作时发现的。这要从1920 zel Nik对衍射光栅产生兴趣说起。这种反射光栅由一个平面或一个凹面镜板组成，在透镜表面刻有大量等距的槽口。凹槽位置的微小误差会明显影响光栅的光学效果。雕刻机周期性重复的误差使光程差发生相应变化，观察者观察镜面时会看到镜面似乎不平整。光栅表面细致的刻线是肉眼看不到的，只有间隔很宽的粗线出现在镜面上。这种光栅形成的光谱，在每条强度线的两侧往往伴随着一系列杂乱的弱线，称为“罗兰鬼线”。一个完美的光栅，手掌那么大，在均匀的光照下看起来色彩丰富艳丽，在可见光谱中呈现出各种颜色。然而，实际上有些光栅看起来像是遍布各处的“伤疤”，粗线条叠加在色带上。在1902中，H.S.Allen声称这些粗线不是真实的，而是主谱线与其鬼线之间干涉和抵消的结果。泽尔尼克在1920研究光栅时，不同意这种说法。他认为这些“伤痕累累”的表面视野比照相底片拍摄的光谱照片提供了更多的信息。表面视场给出了鬼线的相对相位，但照片丢失了鬼线的相位信息。泽尔尼克这时正在从事统计物理的研究，所以他把这个问题留在心里，以备将来研究。

大约在1930年，泽尔尼克的实验室弄来了一个很大的凹面光栅，安装在支架上使用。很快人们就看到了光栅表面的“疤痕”。由于光栅距离人眼6m，看不清楚，所以泽尔尼克尝试用小型望远镜观察。然后意想不到的事情发生了。线状的伤痕非常清晰，但是当望远镜精确地集中在镜面上时，线条就完全消失了！这是怎么回事？泽尔尼克想起了10年前的思维。他意识到这一现象的意义，并立即集中精力研究这一光学问题。借助阿贝的成像理论，经过一系列的实验和计算，他终于做出了成功的解释。原来这是波的相位差引起的干涉现象。1935年，泽尔尼克根据相位理论进一步发展了相位对比法，发明了相位对比法显微镜。在他的第一个设计中，他使用了线性条状孔径光阑，并在物镜的后焦平面上放置了相应的线性条状孔径光阑。泽尔尼克在诺贝尔奖获奖感言中提到这项发明的意外时说:“然而，这个装置使物体结构的显微图像变得令人眩晕，因为衍射效应使物体细节的条状图像沿着垂直于条状的方向扩散，从而使图像上的小亮点变成了短线段。为了避免这种观察，我使用了环形光阑，使光晕向四面八方扩散，但光晕变得如此微弱，实际上完全没有意义。”

早在1932年，泽尔尼克就试制成功了第一台相差显微镜，并于同年4月26日申请了德国专利。经过泽尔尼克的不断努力，德国专利局于4年前以1936批准了他的申请。1933年在荷兰瓦赫宁根召开了专业会议。他提交了一篇题为“显微镜观察的新方法”的论文，但当他向大会报告他的实验和理论时，他受到了同样的冷遇。参与者对他的发明不感兴趣，也没有问任何问题。当他在德国耶拿向蔡司公司演示相差显微镜的功能和制作时，并没有得到热情的支持。当他在韦茨拉尔与E.Leitz谈判时，也发生了同样的事情。相差显微镜还没进入市场就被二战打击了。直到1941，蔡司公司才生产出相衬物镜及配件。泽尔尼克凭着毅力克服重重困难，继续进行实验，不断改进，终于使相衬显微镜在全世界得到广泛应用。65438年至0944年，在乌特勒支，泽尔尼克与光学仪器制造商Brink合作，研制出消色差相位村显微镜物镜，物镜中安装了相位板。在1951年，海涅(H.Heine)为相衬设备开发了带聚光器的环形照明装置。之后，其他公司开始生产相衬显微镜，如哥廷根的蔡司-温克尔，美国光学公司和库克，特劳顿&西姆斯有限公司，目前全世界生产相衬显微镜的公司很多。相差显微镜在生物学和医学中广泛应用于细菌学和病理学研究，在矿物晶体微形态学中也得到有效应用。用这种特殊的显微镜，可以进行晶体表面生长的动态观察。鉴于相衬法和相衬显微镜对科学和社会生活的重大意义，将1953诺贝尔物理学奖授予泽尔尼克。Zelnik很快于1961年3月10日去世。