Mikroskop optyczny jest przyrządem optycznym, który umożliwia nam oglądania elementów mikrostruktury preparatów, niedostrzegalnych gołym okiem. Jest to możliwe dzięki dwóm zespołom soczewek, z których pierwszy stanowi okular, a drugi obiektyw. Na podstawie obserwacji mikroskopowych możemy sporządzić ilościowy opis udziału objętościowego faz, wielkości, kształtu i rozmieszczenia wybranych elementów struktury zgładów.

Obecnie istnieje bardzo wiele rodzajów mikroskopów między innymi :

• mikroskop akustyczny
• mikroskop elektronowy
• mikroskop fluorescencyjny
• mikroskop jonowy
• mikroskop metalograficzny
• mikroskop optyczny
• mikroskop polaryzacyjny
• mikroskop stereoskopowy
• skaningowy mikroskop tunelowy
Chcąc wykonać jakąkolwiek obserwację mikroskopową, najpierw należy odpowiednio przygotować preparat. Pierwszym etapem jest pobranie próbki do badań. W trakcie mocowania elementu należy uważać, aby nie wywołać niepotrzebnych naprężeń. Wybór odpowiedniego miejsca pobrania materiału pozwala na określenie interesującej nas cechy charakterystycznej dla całego wyrobu. Niezwykle istotnym parametrem jest właściwe chłodzenie podczas wycinania, gdyż obcinanie na gorąco może spowodować nieodwracalne zmiany w strukturze, którą chcemy ujawnić.

Drugim krokiem, jaki należy wykonać aby odpowiednio przygotować preparat jest inkludowanie. Wyróżniamy dwa rodzaje: na gorąco (pod ciśnieniem) oraz na zimno.

Jednym z najważniejszych parametrów, na jakich nam zależy podczas inkludowania, jest zachowanie krawędzi próbki, czyli tzw. retencja. Zależnie od inkludowanego materiału wybieramy substancję chemoutwardzalną bądź termoutwardzalną, najmniej kurczliwą, obojętną wobec procesu trawienia oraz o zbliżonym do próbki, współczynniku ścieralności. Najczęściej stosuje się: bakelit, akryl, żywice epoksydowe, akrylowe, poliestrowe. Inkludowanie przeprowadza się przy użyciu specjalnych prasek, jedne wymagają ręcznego wprowadzenia parametrów, inne (w pełni automatyczne) posiadają pewną liczbę zdefiniowanych metod i możliwość zaprogramowania w pamięci kolejnych.

Kolejnym etapem jest szlifowanie, wykonywane papierem ściernym o grubym ziarnie. Zależnie od tego, jakie informacje chcemy uzyskać, stosuje się szlif wzdłużny bądź poprzeczny. Wymaga to wiedzy na temat orientacji włókien.

Szlif poprzeczny stosuje się przeważnie do statystycznych oznaczeń ilościowych, natomiast szlif wzdłużny daje informację o plastyczności faz oraz warunkach gorącej przeróbki plastycznej.

Następnym krokiem jest polerowanie, które wykonywane jest papierem ściernym o bardzo drobnym ziarnie. Ma ono na celu usunięcie śladów szlifowania. W czasie polerowania, sukno którym obciągnięta jest tarcza polerki należy zwilżać zawiesiną tlenku glinu w wodzie destylowanej, bądź zawiesiną tlenku chromu, żelaza lub manganu. Można również stosować specjalne pasty diamentowe o różnej gradacji ziaren, w tym wypadku tarcza polerki musi byc zwilżana specjalnym płynem bądź naftą.

W celu ujawnienia struktury zgładu metalograficznego, należy poddać go trawieniu. Istnieje kilka metod, na przykład trawienie, odparowanie i barwienie nalotowe. Zależnie od rodzaju tworzywa, jego struktury oraz wymaganej techniki trawienia stosuje się różne odczynniki chemiczne, przeważnie w postaci roztworów wodnych, alkoholowych, glicerynowych i acetonowych zawierających kwasy, zasady lub sole. Oprócz trawienia chemicznego stosuje się również trawienie elektrolityczne, wykonywane na specjalnych polerkach elektrolitycznych. W tej metodzie wykorzystuje się różną szybkość rozpuszczania składników strunturalnych w czasie elektrolizy.

W każdym mikroskopie można wyróżnić następujące, podstawowe elementy:

• okular (służy do powiększenia obrazu tworzonego przez obiektyw mikroskopu)

• tubus (służy do formowania powiększonego obrazu pośredniego)

• śruba makrometryczna (służy do wstępnej regulacji ostrości)

• śruba mikrometryczna (służy do precyzyjnego ustalenia ostrości)

• rewolwer (który umożliwia prostą zmianę obiektywu)

• obiektywy (zbierają światło wychodzące z przedmiotu i tworzą jego powiększony obraz pośredni)

• stolik przedmiotowy (na którym umieszcza się preparat, np. na szkiełku podstawowym, przykryty szkiełkiem nakrywkowym)

• kondensor (koncentruje światło formując z niego stożek)

• źródło światła (dawniej lusterka, obecnie najczęściej żarówki halogenowej, które służy do naświetlania badanego obiektu)

Za pomocą obiektywu zostaje wytworzony obraz rzeczywisty, powiększony i odwrócony. Taki obraz jest widziany przez kolejny układ optyczny czyli przez okular. Okular powiększa obraz, w efekcie, obraz docierający do oka obserwatora jest powiększony, odwrócony i urojony.

Ważnym parametrem charakteryzującym mikroskop oprócz powiększenia jest jego zdolność rozdzielcza, zwana też zdolnością rozpoznawczą. Jest to odwrotność najmniejszej odległości d między elementami preparatu, które widzimy przez mikroskop rozdzielnie.

ΔR = = $\frac{\sin\alpha}{\lambda}$

α - kąt aperturowy obiektywu

d- najmniejsza odległość między dwoma punktami mozliwa do ujrzenia w mikroskopie

λ - długość fali świetlnej

Całkowite powiększenie mikroskopu jest iloczynem powiększenia obiektywu i okularu.

G_m = G_ob x G_ok

G_ob - powiększenie obiektywu

G_ok - powiększenie okularu

Powiększenie użyteczne P_u to wielkość powiększenia całkowitego umożliwiającego dobrą obserwację przedmiotu. Mieści sie ono w zakresie: 500xA<P_u<1000xA

Jedna z trzech technik obserwacji mikroskopowych jest obserwacja w polu jasnym, w tedy, preparat jest oświetlony wiązką światła prostopadłą do jego powierzchni. Stosuje się jedną z dwóch metod oświetlania preparatów: oświetlacz Becka (półprzeźroczysta płytka szklana ustawiona pod kątem 45 stopni do osi optycznej obiektywu) daje ona obraz płaski z ostrymi i wąskimi konturami szczegółów, oświetlacz Nacheta (zamiast szklanej płytki jest pryzmat), otrzymany obraz jest bardziej plastyczny i kontrastowy

Kolejną techniką jest obserwacja w polu ciemnym. W tym wypadku preparat oświetlony jest wiązką światła skośną do jego powierzchni (oświetlacz wykonany z pierścienia szklanego ustawionego pod kątem 45 stopni od osi optycznej obiektywu). Uzyskuje się efekt czarnego tła obrazu na którym pojawiają się jasne kontury nierówności, których powierzchnia nie jest prostopadła do głównej osi optycznej obiektywu.

Ostatnią techniką, jest obserwacja w polu ukośnym, obserwowany obraz znajduje się w polu jasnym lecz oświetlenie próbki wywołuje cienie, które ukazują  wysokość szczegółów próbki. Efekt obserwacji w świetle ukośnym można osiągnąć przez zastosowanie przysłony  kondensora, która przepuszcza tylko promienie padające ukośnie na powierzchnie próbki bądź też przez małe przesunięcie przysłony kondensora oświetlacza względem jego osi. Technika ta umożliwia wykrywanie różnic wysokości szczegółów na próbce.