显微镜中所观察的许多物体，如生物切片、油膜和位相光栅等，均具有较高的透明度。光波通过这些物体时，只改变入射光波的位相而不改变它的振幅，这种物体称为“位相物体”。因为人眼只能辨别强度的差别，亦即振幅的变化，而不能识别位相的变化，因而用普通显微镜无法观察位相物体。1935年，泽尔尼克 [<ref>[https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1953/zernike/biographical/ 　Frits Zernike Biographical ]THE NOBEL PRIZE ，2015-04-26</ref> 提出“相衬法”，指出对于因位相变化而产生的看不见的影响，可以转化为与之等价的可见的振幅变化，也就是通过空间滤波器将物体的位相分布转换为相应的振幅分布，从而大大提高了透明物体的可分辨性。泽尔尼克不仅给出了上述的理论分析，而且还制造了第一台相衬显微镜。光通过透明物体时是要慢下来的，为了把直接传播的光和被物体衍射的光区分开来，在聚光器的焦平面上放一环形光栅，并在两个物镜之间插入一个相板，使相板上的环形条纹与环形光栅的象恰好重合。这样，直接光全部穿过位相板上的环纹，而衍射光多半穿过纹道的外部，从而使直接光和衍射光之间产生了相差。如果相板做得能使入射光波延迟1/4波长，那么两波的峰及谷将会重合，这将给出大振幅的合成波，细节就会明显地呈现出来。