應用：金相顯微鏡可用來鑒別和分析各種金屬和合金的組織結構，廣泛應用在工廠或實驗室進行鑄件質量的鑒定、原材料的檢驗或對材料處理后金相組織的研究分析、半導體檢測、電路封裝、精密模具、生物材料等檢驗與測量、包括大多數金屬、礦石、陶瓷、許多聚合物、半導體（未加工的硅、晶片和集成電路）、礦渣、煤炭、塑料、油漆、紙張、木材、皮革、玻璃夾雜物和各種專門材料。

　　原理：因為光不能通過金相標本，它必須被照射到表面上，并最終通過鏡面反射或漫反射返回顯微鏡物鏡，與穿過樣本的透射照明相比，這種照明最常被稱為垂直照明。

　　金相顯微鏡反射光的光路從反射光的光源發出的照明光線開始。然后，該光通過聚光透鏡進入垂直照明器，由孔徑光圈和視場光闌控制。穿過垂直照明器后，光被以45度的角度傾斜的分束器（半反射鏡或橢圓形狀的第一面鏡）反射通過物鏡，以照亮樣本。從標本表面反射的光再次進入物鏡，并進入目鏡筒，然后被引導至目鏡或顯微攝影端口。金相顯微鏡通常應用于工業領域，特別是在快速增長的半導體領域，因此代表了顯微鏡研究的最重要部分。需要注意的是，在金相顯微鏡中，物鏡具有雙重功能。對于向下到達樣本的光波，物鏡用作匹配的、校正良好的聚光鏡。另外，對于被樣本反射的光，物鏡用作成像光學系統，其通常作用是將攜帶圖像的光線投射到目鏡上。當調整儀器以產生科勒照明時，反射光照明可實現最佳性能。如今，許多顯微鏡制造商提供先進的模型，允許用戶交替或同時使用垂直和透射照明進行研究。

　　金相反射照明器通常被描述為通用照明器，因為通過幾個很少或不拆卸附加附件，顯微鏡可以很容易地從一種反射光顯微鏡模式切換到另一種模式。通常，反射器可以從光路上移除，以允許透射光觀察。通用照明器可包括用于明場的部分反射平面玻璃表面（半反射鏡），以及帶有橢圓形中央透明開口的全鍍銀反射表面，用于暗場觀察。最佳設計的垂直照明器包括用于收集和控制光線的聚光透鏡、孔徑光圈和預聚焦、可居中的視場光圈，以實現理想的科勒照明。

　　在金相顯微鏡中，樣品對入射光線的吸收和衍射通常會導致圖像中容易辨別的變化，從黑色到各種灰度，或者如果樣品是有色的，則會導致顏色變化。這種試樣被稱為振幅試樣，可能不需要特殊的對比方法或處理來使其細節可見。其他標本在強度和/或顏色上的差異如此之小，以至于它們的特征細節在明場反射光顯微鏡下極難辨別和區分。后一種樣品的行為與透射光工作中非常熟悉的相位樣品非常相似，適用于暗場和反射光差分干涉對比應用。

　　金相顯微鏡中反射光中的分辨力基于與透射光中相同的光波長和數值孔徑之間的關系（阿貝方程）。當儀器調整為在科勒照明下工作時，反射光照明可實現光學性能。科勒照明的一個功能（除了提供均勻分散的照明外）是確保物鏡能夠提供出色的分辨率和良好的對比度。在許多情況下，金相顯微鏡也可以使用透射光操作，因為除了照明方式其他均沒有變化。

　　金相顯微鏡的物鏡可以通過裝飾性外筒上的M或類似標識來識別。它們在兩個方面不同于透射光的物鏡。金相物鏡的透鏡表面具有一些特征，該透鏡表面很好地涂覆有防反射層，以防止照明器光被反射到目鏡。這樣的反射將疊加在圖像上并具有干擾效果。第二個不同之處在于，這些物鏡是為缺少蓋玻片的樣本設計的，并進行了光學校正。材料科學中的絕大多數樣品（反射光顯微鏡使用最多）通常在沒有封片的情況下觀察。

　　另外，金相顯微鏡和生物顯微鏡一樣，有正置和和倒置之分，載物臺上沒有生物顯微鏡自帶的樣品夾，而是金屬板或者玻璃板來放置樣品，在倒置金相顯微鏡上（在基本結構上類似于生物學中常用的倒置顯微鏡），標本放置在臺上，其感興趣的表面朝下。這種設計的主要優點是，當樣品太大而無法放入立式顯微鏡（如大型巖石樣品和工業材料）時，可以很容易地檢查樣品。此外，只有樣品面向物鏡的一側需要平坦。物鏡安裝在載物臺下的鼻架上，其物鏡朝上朝向標本，通過上下移動物鏡轉盤或整個載物臺來實現聚焦。