형광현미경(螢光顯微鏡, fluorescence microscope)은 특정 파장의 빛(주로 자외선)을 광원으로 사용하여 시료 내 형광 물질이 방출하는 형광을 관찰하는 광학현미경이다. 형광 물질(fluorophore)은 특정 파장의 빛(여기광, excitation light)을 흡수하면 에너지가 높아진 들뜬 상태(excited state)가 되었다가, 다시 바닥 상태로 돌아오면서 흡수한 파장보다 더 긴 파장(더 낮은 에너지)의 빛을 방출하는 형광(fluorescence) 현상을 나타낸다. 형광현미경은 이 원리를 이용하여 형광 물질이 표지된 특정 구조나 분자만을 선택적으로 가시화한다.
기본적인 구성은 일반 광학현미경과 유사하지만, 여기광을 발생시키는 광원, 특정 파장만 선택적으로 통과시키는 여기 필터(excitation filter), 형광 방출광만을 통과시키는 방출 필터(emission filter), 그리고 여기광과 방출광을 분리하는 이색성 거울(dichroic mirror)로 구성된 필터 큐브(filter cube)가 핵심적인 차이점이다. 최근의 형광현미경은 주로 반사 조명(epi-illumination) 방식을 사용한다.
형광현미경은 생물학, 의학, 재료과학 등 다양한 분야에서 활용된다. 비타민 A, 클로로필, 리보플라빈 등 자연적으로 형광을 띠는 물질(1차 형광, autofluorescence)의 세포 내 분포를 관찰하거나, 형광 염료(fluorescence dye)나 형광 단백질(fluorescence protein, 예: GFP)로 염색된 세포 기관의 변화 및 물질 이동을 추적하는 데 사용된다. 특히 특수한 형광 색소를 항체와 결합시켜 항원-항체 반응을 시각화하는 형광 항체법(fluorescence antibody method)은 면역학에서 중요한 연구 수단이다.
형광현미경의 대표적인 파생 기술로는 공초점 현미경(confocal microscope), 다광자 현미경(multiphoton microscope), 전반사 형광 현미경(TIRF microscopy) 등이 있으며, 이들은 더 높은 해상도와 깊이 선택적 이미징을 가능하게 한다.
