Mikroskopie der Phasenstrukturen, die Gesamtheit der mikroskopischen Verfahren, mit denen Objektstrukturen sichtbar gemacht werden können, die die Phase des Lichtes ändern (Phasenstrukturen).

Beeinflussung der Phase durch das Objekt. Man kann Phasenänderungen anschaulich als Deformationen einer Wellenfront auffassen, denn diese ist ja eine Fläche gleicher Phase. Wenn eine (ebene) Wellenfront auf ein reflektierendes Objekt (Auflichtobjekt) fällt, wird ihr die geometrische Struktur der Oberfläche aufgeprägt (Abb. a), falls nicht noch zusätzlich verschieden große Phasensprünge bei der Reflexion an verschiedenen metallisch reflektierenden Medien hinzukommen.

Beim Durchgang einer (ebenen) Wellenfront durch ein Durchlichtobjekt sind die Phasenänderungen proportional dem Produkt aus Dicke des Objektes und Brechungsindex, d.h. der optischen Weglänge (Abb. b).

Sichtbarmachen von Phasenstrukturen. Bei der Abbildung bleiben die durch das Objekt verursachten Amplituden- und Phasenänderungen erhalten, sofern alles vom Objekt gebeugte Licht zur Abbildung gelangt und das optische System frei von Abbildungsfehlern ist. Diese Bedingungen sind in erster Näherung bei der Hellfeldbeleuchtung erfüllt. Phasenstrukturen sind dann durchaus im Bilde enthalten, sie weisen aber keinen Kontrast zu ihrer Umgebung auf und sind daher nicht zu sehen. Durch gezielte Eingriffe in den Strahlengang können sie jedoch sichtbar gemacht werden.

Es lassen sich zwei Gruppen von Verfahren der M. d. P. unterscheiden. Bei der ersten bleibt der mikroskopische Strahlengang im wesentlichen erhalten, es werden Eingriffe in das in der Pupillenebene vorliegende Beugungsbild des Objektes vorgenommen (Ortsfrequenzfilterung). Die Eingriffe können im Ausblenden von Teilen des Beugungsbildes bestehen. Wird das direkte Licht ausgeblendet, dann ergibt sich das zentrale Dunkelfeldverfahren (Phasenkontrastverfahren). Beim Schlierenmikroskop wird dagegen die eine Hälfte des Beugungsspektrums (ein Seitenband des Fourier-Spektrums) ausgeblendet. Beim Phasenkontrastverfahren wird das direkte Licht geschwächt und in seiner Phase um ±90° gedreht. Streng durchgeführt liefert es bei hinreichend dünnen Objekten deren getreuestes Bild. Dabei ist auch das Vorzeichen der Brechungsindexdifferenz gegenüber der Umgebung erkennbar.

Bei der zweiten Gruppe wird jeder Lichtstrahl in zwei oder mehr Teilstrahlen aufgespalten, die eine gewisse Strecke getrennt verlaufen und später miteinander interferieren. Zu dieser Gruppe gehören die Interferenzmikroskope. Da nicht in den abbildenden Strahlengang eingegriffen wird, werden die Konturen nicht verfälscht. Die Interferenzmikroskopie ist nicht so empfindlich wie das Phasenkontrastverfahren (ausgenommen die Technik der Vielstrahlinterferenz), aber sie ist auch für ausgedehntere Strukturen geeignet und erlaubt verhältnismäßig einfache quantitative Messungen.

Mikroskopie der Phasenstrukturen: Phasenänderung einer ebenen Wellenfront. a) am Auflichtobjekt, b) am Durchlichtobjekt.