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金相光學顯微鏡是金屬材料試驗研究的重要手段之一，主要由光學系統、照明系統、機械系統等組成。其是利用可見光作為照明源，通過玻璃透鏡對試樣進行放大成像的。成像時來自照明系統的光束經金相試樣表面反射后，經過物鏡和目鏡等一套光學放大系統使試樣表面的顯微組織放大，并在目鏡筒內成像，以供操作人員進行相關觀察。
金相光學顯微鏡在觀測標本時，標本的放大主要由物鏡完成，物鏡放大倍數越大，它的焦距越短。焦距越小，物鏡的透鏡和玻片間距離（工作距離）也小。油鏡的工作距離很短，使用時需格外注意。目鏡只起放大作用，不能提高分辨率，標準目鏡的放大倍數是十倍。聚光鏡能使光線照射標本后進入物鏡，形成一個大角度的錐形光柱，因而對提高物鏡分辨率是很重要的。聚光鏡可以上下移動，以調節光的明暗，可變光闌可以調節入射光束的大小。
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