熒光（）是一種通過受激輻射發(fā)射的發(fā)光。 當特定波長的光照射到某些原子時，光的能量使原子核周圍的一些電子從原來的軌道（基態(tài)）躍遷到更高能量的軌道（激發(fā)態(tài)）； 但激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定偏振光顯微鏡，電子會從激發(fā)態(tài)轉變?yōu)榛鶓B(tài)，能量以光的形式釋放，產生比原始激發(fā)光能量更低（波長更長）的熒光（圖1）。 生物醫(yī)學領域最常用的純熒光光顏色是藍色、綠色和紅色，激發(fā)它們的顏色分別是紫外光、藍光和綠光。 因此，大多數(shù)熒光顯微鏡至少配備三種濾光片：紫外線、藍色和綠色。
要觀察熒光發(fā)光，必須使用落射照明系統(tǒng)（圖 2）。 光路與明場顯微鏡的投影照明不同。 光源發(fā)出的光首先穿過物鏡并向相反方向發(fā)射，然后落在標本上激發(fā)熒光。 標本發(fā)出的熒光經(jīng)物鏡折射、放大，通過目鏡按照傳統(tǒng)光路進行觀察。 在落射照明光路中，物鏡實際上充當聚光鏡。 對于切片的顯微觀察，必須首先使用白光進行投影照明來找到目標部位偏振光顯微鏡，然后關閉透射光源并打開落射照明。 由于需要高能量（小波長）激發(fā)光，熒光顯微鏡的光源通常采用高壓汞燈或氙燈。
熒光顯微鏡成像雖然解決了背景干擾的問題，但在結構對比度和標本保存方面無法取代明場成像技術。 然而，在分子水平檢測反應結果時，熒光顯微鏡觀察點光源，定位精度比傳統(tǒng)明場成像更高。 20世紀90年代以后，不同模式的超分辨顯微鏡無一例外地以熒光顯微鏡為基礎而發(fā)展起來。
