弗里茨·塞尔尼克（荷兰语：Frits Zernike，1888年7月16日－1966年3月10日），荷兰物理学家，因发明相衬显微技术而获得1953年诺贝尔物理学奖。他的发明对科学和社会生活产生了重大影响，特别是在生物学及医学方面的应用，使得活体细胞和小的器官组织的对比度图像得以清晰观察。

塞尔尼克1888年7月16日出生于荷兰阿姆斯特丹一个数学教师的家庭里。他父母都是数学教师。父亲当过小学校长，编过数学教材，以注重教学法闻名。塞尔尼克的几位兄妹都是大学教授和文化界著名人士。

塞尔尼克从他父亲那里继承了对物理学的爱好。他小时候就有自己的实验器材库。由于偏爱科学课程，希腊文和拉丁文往往考不及格。在学生时代他把大量时间投入实验，特别是彩色照像术。由于经费有限，他不得不自己备制彩色摄影所需的乙醇。他还靠自己的智慧自制了一台照相机和小型天文观测器，配上旧唱机中的发条，竟可用于拍摄慧星照片。他还和其父母一起解过许多数学难题。

1905年塞尔尼克进入阿姆斯特丹大学，主修化学，辅修数学和物理。1908年曾获数学金奖。据说，颁奖前人们问他，愿意拿金质奖章还是要奖金，他回答说：“愿意要钱。”因为他已经享受过获得金质奖章的殊荣。

1913年塞尔尼克接受格罗宁根大学天文学教授卡普顿（Kapteyn）的邀请当其助手。1915年塞尔尼克以应用约西亚·吉布斯统计力学获博士学位。以后他在这个领域与人合作继续开展研究。

1915年任格罗宁根大学讲师，主讲数学物理，1920年升为正教授。他在统计物理学方面有广泛论着。在实验方面则以灵敏电流计的设计著称，后来这种灵敏电流计被厂家大批生产，得到广泛应用。

1930年他回到光学研究，写了关于凹面光栅的像差和空间相干等论着。1938年—1948年他和他的学生们合作，研究透镜像差对衍射花样的影响。

塞尔尼克不久于1961年3月10日逝世。

1935年，塞尔尼克提出“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。塞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。

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。

相衬显微技术是一种光学显微技术，它利用光线在穿过透明样品时产生的微小相位差，并将这个相位差转换为图像中的幅度或对比度的变化，从而使得原本难以观察的透明物体的细节得以清晰显示。这种技术特别适用于观察活体细胞周期，因为它不需要对细胞标本进行染色，从而避免了对细胞的潜在伤害。

相衬法不是在使用显微镜的过程中发现的，而是塞尔尼克在工作于别的光学领域时发现的。这要从1920年泽尔尼克对衍射光栅产生兴趣时说起。这种反射式光栅是由平面或凹面镜片构成，镜片表面上刻有大量等距的刻痕。刻痕位置稍有差错，就会明显影响光栅的光学效果。刻机周期性重复出现的误差，使光程差发生相应的变化，观察者在观察镜面时，就会看到镜面似乎变得起伏不平。光栅表面细致的刻线直接用肉眼是看不见的，看到的只是在镜面上出现相隔较宽的粗线。用这样的光栅所形成的光谱，往往在每根强度谱线两侧伴随有一系列杂乱的弱线，这就叫“罗兰鬼线”。一块完善的光栅，像手掌那么大，拿在手里，在均匀照明之下，看上去色彩丰富，斑斓绚丽，展现出可见光谱里的各种颜色。可是，实际上有的光栅看上去却是“伤痕”遍布，在彩带上叠加了一条条粗线。

1902年阿伦（H.S.Allen）曾宣称，这些粗线不是真实的，乃是主要谱线与其鬼线互相干涉抵消的结果。1920年塞尔尼克在研究光栅时，对这一说法表示异议。他认为这些带“伤痕”的表面视场要比照像底片拍摄所得的光谱照片提供了更多信息，表面视场给出了鬼线的相对位相，而照片丢失了鬼线的位相信息。塞尔尼克这时正在从事统计物理学研究，就把这一问题放在心里，留待以后研究。

大约在1930年，塞尔尼克的实验室得到了一块大凹面光栅，安装在支架上准备使用。很快人们就看到了光栅表面的“伤痕”。由于光栅距人眼6m，看不清楚，泽尔尼克试着用一台小型望远镜观察它。这时不期而遇的事情发生了。线条状的伤痕看得非常清楚，可是当把望远镜精确聚集在镜面表面时，线条却消失无遗。怎么回事，泽尔尼克想起了的思考，他意识到这一现象的重要意义，立刻集中精力研究这个光学问题。他借助于阿贝的成像理论，经过一系列实验和计算，终于作出了成功的解释。原来这是由于波的位相差所引起的干涉现象。

1935年，塞尔尼克进一步根据位相理论研究出了位相反衬法，发明了相衬显微镜。在他的第一次设计中，使用一个直线条带样的孔径光阑，并在物镜的后焦面放置一个相应的直线条带光阑。塞尔尼克在他的诺贝尔领奖词中提到这一发明的偶然性时说：“然而，这个装置使物体结构的显微像显示了晕，因为衍射效应使物体细节的带状物像——沿垂直于带的方向散开，从而使像上的小亮点成为短线段状。为了避免这种观象，我改用了环状光阑，此光阑导致晕圈向各方向散开，不过晕圈变得很微弱以致实际上完全没有意义。”

早在1932年，塞尔尼克就试制成功第一台相衬显微镜，1932年4月26日他向德国申请专利。经过塞尔尼克的不断努力，1936年德国专利局才批准他4年前的申请。1933年在荷兰瓦赫宁恩召开专业会议，他提交了题为“显微镜观察的一种新方法”的论文，可是当他向会议报告他的实验和理论时，遭到了同样的冷遇，与会者对他的发明不感兴趣，没有提出任何问题。当他带着试制成功的样镜向德国耶拿的蔡司公司论证相衬显微镜的作用和生产时，却没有得到热情的支持；在韦茨拉尔，他与莱兹（E.Leitz）洽谈时，发生了同样的情况。

直到1941年，蔡司公司才生产出相衬物镜和附件。塞尔尼克克服重重困难，继续进行试验，不断作出改进，终于使相衬显微镜被全世界广泛使用。1944年在乌得勒支，塞尔尼克与光学仪器制造者布林克合作研制了消色差的相村显微镜物镜，并在物镜内安装了位相板。

1951年海尼（H.Heine）为相衬设备开发了聚光镜的环状照明装置。这以后，其他公司才陆续生产相衬显微镜，如德国格丁根的蔡司-威克尔（zeissWinkel）公司，美国光学公司以及蒂姆·库克、特罗顿和辛姆斯（Cooke，Troughton\u0026Sims）有限公司。

全世界生产相衬显微镜的公司很多，相衬显微镜已经广泛应用于生物学及医学方面作细菌学和病理学的研究，也在矿物晶体微形貌学中得到了有效的应用。用这种特殊的显微镜，可以进行晶体表面生长的动态观察。

目前主要应用的相衬显微镜的原理，它的核心是一个位于聚光器的孔径光阑位置的匹配环1和位于物镜镜头后方的相位板。首先光线从照明用的灯丝内的一点射出，由场透镜精确的聚焦在聚光器处的匹配环的开放处。由于这个位置处在聚光器的前焦平面，光线在通过聚光器后将变成平行光。假设这两束光线在标本平面2（也就是显微镜的载玻片的位置）不发生反射和折射，它们将平行的射入物镜。由于所有的平行光都会聚焦在后焦平面上，物镜的后焦平面是聚光器的前焦平面的共轭平面。而实际上，部分光线通过标本以后将会发生反射和折射，而后将在平面3处聚焦，因此平面3也是物平面的共轭平面。为了完成调整相位的需求，需要在此处添加一块相位板。相位板的另一个作用是将未被标本影响的光线减弱，用相位对中望远镜观察物镜后方的相位板，可见减光材料形成的暗环。大多数现代显微镜厂商使用真空沉积法制造相位板，把电解质或金属材料沉积在独立镜片上，或者直接加工在物镜的某片透镜表面。

如果要使相衬显微镜清晰成像，需要将这两个部件准确的放置在一起，中心也需要对准。在调整的过程中，使用相位对中望远镜暂时的取代一个目镜，让物体的像聚焦在相位板上，然后通过望远镜观察将匹配环和相位板对应的环调整到同心位置。

曾经有过一种有趣的相衬设计的变种，在这个设计中，匹配环被一个十字形的传输缝代替，而位于物镜共轭平面的相位环被一个十字形的相位板代替。这个设计的优点是在所有的相位物体的放大过程中只需要一个缝状光圈，而十字的形状使得重新对齐中心和旋转对齐非常容易，因此调整不再需要使用对中望远镜了。

一些型号的显微镜在出厂前已经预先校准聚光镜系统，并不需要用户进行相衬对中操作。此外，相衬物镜也可以用于明场观察，只需将环形相衬光阑移出聚光镜的光路，切换为明场照明即可。