1、單折射性與雙折射性
光線通過某壹物質時，如光的性質和進路不因照射方向而改變，這種物質在光學上就具有“各向同性”，又稱單折射體，如普通氣體、液體以及非結晶性固體；若光線通過另壹物質時，光的速度、折射率、吸收性和偏振、振幅等因照射方向而有不同，這種物質在光學上則具有“各向異性”，又稱雙折射體，如晶體、纖維等。
2、光的偏振現象
光波根據振動的特點，可分為自然光與偏振光。自然光的振動特點是在垂直光波傳導軸上具有許多振動面，各平面上振動的振幅分布相同；自然光經過反射、折射、雙折射及吸收等作用，可得到只在壹個方向上振動的光波，這種光波則稱為“偏光”或“偏振光”。
3、偏光的產生及其作用
偏光顯微鏡最重要的部件是偏光裝置——起偏器和檢偏器。過去兩者均為尼科爾(Nicola)棱鏡組成，它是由天然的方解石制作而成，但由於受到晶體體積較大的限制，難以取得較大面積的偏振，偏光顯微鏡則采用人造偏振鏡來代替尼科爾梭鏡。人造偏振鏡是以硫酸喹啉又名Herapathite的晶體制作而成，呈綠橄欖色。當普通光通過它後，就能獲得只在壹直線上振動的直線偏振光。
偏光顯微鏡有兩個偏振鏡，壹個裝置在光源與被檢物體之間的叫“起偏鏡”；另壹個裝置在物鏡與目鏡之間的叫“檢偏鏡”，有手柄伸手鏡筒或中間附件外方以便操作，其上有旋轉角的刻度。從光源射出的光線通過兩個偏振鏡時，如果起偏鏡與檢偏鏡的振動方向互相平行，即處於“平行檢偏位”的情況下，則視場最為明亮。反之，若兩者互相垂直，即處於“正交校偏位”的情況下，則視場完全黑暗，如果兩者傾斜，則視場表明出中等程度的亮度。由此可知，起偏鏡所形成的直線偏振光，如其振動方向與檢偏鏡的振動方向平行，則能完全通過；如果偏斜，則只以通過壹部分；如若垂直，則完全不能通過。因此，在采用偏光顯微鏡檢時，原則上要使起偏鏡與檢偏鏡處於正交檢偏位的狀態下進行。
4、正交檢偏位下的雙折射體
在正交的情況下，視場是黑暗的，如果被檢物體在光學上表現為各向同性（單折射體），無論怎樣旋轉載物臺，視場仍為黑暗，這是因為起偏鏡所形成的線偏振光的振動方向不發生變化，仍然與檢偏鏡的振動方向互相垂直的緣故。若被檢物體具有雙折射特性或含有具雙折射特性的物質，則具雙折射特性的地方視場變亮，這是因為從起偏鏡射出的直線偏振光進入雙折射體後，產生振動方向不同的兩種直線偏振光，當這兩種光通過檢偏鏡時，由於另壹束光並不與檢偏鏡偏振方向正交，可透過檢偏鏡，就能使人眼看到明亮的象。光線通過雙折射體時，所形成兩種偏振光的振動方向，依物體的種類而有不同。
雙折射體在正交情況下，旋轉載物臺時，雙折射體的象在360°的旋轉中有四次明暗變化，每隔90°變暗壹次。變暗的位置是雙折射體的兩個振動方向與兩個偏振鏡的振動方向相壹致的位置，稱為“消光位置”從消光位置旋轉45°，被檢物體變為最亮，這就是“對角位置”，這是因為偏離45°時，偏振光到達該物體時，分解出部分光線可以通過檢偏鏡，故而明亮。根據上述基本原理，利用偏光顯微術就可能判斷各向同性（單折射體）和各向異性（雙折射體）物質。
5、幹涉色
在正交檢偏位情況下，用各種不同波長的混合光線為光源觀察雙折射體，在旋轉載物臺時，視場中不僅出現最亮的對角位置，而且還會看到顏色。出現顏色的原因，主要是由幹涉色而造成（當然也可能被檢物體本身並非無色透明）。幹涉色的分布特點決定於雙折射體的種類和它的厚度，是由於相應推遲對不同顏色光的波長的依賴關系，如果被檢物體的某個區域的推遲和另壹區域的推遲不同，則透過檢偏鏡光的顏色也就不同。
偏光顯微鏡使用註意事項
1、試驗室應具備三防條件：防震（遠離震源）、防潮（使用空調、幹燥器）、防塵（地面鋪上地板）。電源：220V+-10%，50HZ溫度：0度-40度.
2、調焦時註意不要使物鏡碰到試樣，以免劃傷物鏡。
3、當載物臺墊片圓孔中心的位置靠近物鏡中心位置時不要切換物鏡，以免劃傷物鏡。
4、亮度調整切忌忽大忽小，也不要過亮，影響燈泡的使用壽命，同時也有損視力。
5、所有功能切換，動作要輕，要到位。
6、關機時要將亮度調到最小。
7、非專業人員不要調整照明系統（燈絲位置燈），以免影響成像質量。
8、更換鹵素燈時要註意高溫，以免灼傷；註意不要用手直接接觸鹵素燈的玻璃體。
9、關機不使用時，將物鏡通過調焦機構調整到最低狀態。
10、關機不使用時，不要立即該蓋防塵罩，待冷卻後再蓋，註意防火。
11、不經常使用的光學部件放置於幹燥皿內。
12、非專業人員不要嘗試擦偏光顯微鏡物鏡及其它光學部件。目鏡可以用脫脂棉簽蘸1:1比例（無水酒精：乙醚）混合液體甩幹後擦拭，不要用其他液體，以免損傷目鏡。
偏光顯微鏡和普通顯微鏡的區別
偏光顯微鏡與普通顯微鏡的主要區別在偏光顯微鏡上裝有兩個光元件，即起偏振鏡和檢偏振鏡，因此偏光顯微鏡的構造比生物顯微鏡要復雜壹些。偏光顯微鏡就是借著這兩只偏振鏡的作用而實現對晶體光學特性的分析和檢驗的目的。
偏光顯微鏡在檢驗晶體時，是把晶體放在起偏振鏡和檢偏振鏡之間的載物臺上，其起偏振鏡置於聚光鏡下面，而檢偏振鏡置於物鏡上面，在鏡檢前，兩偏振鏡的振動面應互為垂直（正交），則視場是黑暗的利用光的偏振這種特殊性質，應用於顯微成象技術中，促進了晶體光學迅速地發展。利用晶體光學的原理和方法來研究礦物、巖石、熔渣、耐火材料等既方便又精確，因此廣泛應用於地質研究和金相研究中。利用偏光顯微鏡觀察基本上有兩種方法：
1、用小孔徑照明光束來照明物體，此時可以認為所有的光束都是與物體平面垂直，可用目鏡直接觀察物體所成的象。
2、用大孔徑會聚光束來照明物體，此時在物鏡的出瞳將產生表示被觀察物體性質的幹涉現象，利用壹種叫做“貝爾特蘭透鏡”的補助鏡和目鏡觀察在物鏡出瞳處形成的幹涉圖象。