從波動光學的角度可把物體細節即生物標本的細節，看成是成像光束的障礙物。它可以改變相干光束的振幅、位相和光強分布。
從變換光學的頻譜轉換角度，可把物體細節看成是不同空間信息的集合物。它可改變光信息的空間頻譜。
在顯微鏡下標本細節的光密物質、光疏物質和無結構的介質的折射率不同，因此相干光束通過光密物質(t)時，必然產生衍射，使光程延長，推遲位相。這時衍射光(P)和直射光(S)之間的位相出現d/λ差異。但是標本的吸收程度近似，所以振幅未變即光強末變。這種直射光和衍射光到達像平面重疊成像時，其合成波的振幅與通過無結構介質的直射光的振幅幾乎近似，即其光強相似。這就是未染標本在普通顯微鏡下反差很小的基本原因。
暗相差
在被檢物的折射率大于介質的情況下，透過共軛面的直射光被吸收80%后亮度變暗，衍射光在通過被檢物后其相位己推遲1/4波長，再在位相板的補償面的電解質又推遲了1/4波長。由于這兩束光的相位不同(差1/2波長)，其合成波的振幅為兩者之差，所以光線就更加暗。
與此同時，通過無結構介質的衍射光的光程只被補償面的電介質推遲l/4波長。這就造成通過光密物質的光強遠比通過無結構介質(背景)的光強減衰得多。相差顯微鏡下標本細節的反差加大丁。光密結構比背景暗得多了。這種反差叫暗反差也叫 正反差。
明相差
如果相板的共軛面上涂的是減速物質，推遲直射光1/4波長，而補償面涂的是吸光物質，結果就是直射光與衍射光的相位相同(衍射光通過物體時相位推遲了1/4波長)，其合成波的振幅為兩者之和，結果物體是明亮的而背景是暗的，這稱為明相差或負相差
相差顯微鏡實驗方法和步驟
安放相差裝置取下原有聚光器和物鏡，分別安上相差聚光器和相差物鏡，并將轉盤轉到“0”標記的位置。用10×相差物鏡調光。
調節光源。
合軸調節取下原有目鏡，換上合軸調整望遠鏡。上下移動望遠鏡筒，至能看清物鏡中的相板環為止。
放回目鏡取下合軸調整望遠鏡，放回目鏡即可進行觀察。更換不同放大倍數的相差物鏡時，每次都要按上述方法重新調節。
