活细胞和未经染色的生物标本，细胞各部微细结构的折射率和厚度略有不同，光波通过时，波长和振幅并不发生变化，仅相位有变化，这种微小的变化，人眼是无法加以鉴别的，故在普通显微镜下难以观察到。相差显微镜通过改变这种相位差，并利用光的衍射和干涉现象，把相差变为振幅差来观察活细胞和未染色标本。