双折射性是偏光显微镜检查的关键所在
双折射性物体具有通过折射性将单一光射线分割成两条光射线的功能属性。双折射物体包含具有高度有序的分子结构的材料，例如，氮化硼或方解石晶体。细胞膜质或淀粉等生物试样也具有双折射性。在显微镜检查中，可将双折射性与线性偏振光结合，获得两条光射线干涉，从而产生类似光环的色彩效果，照亮结构体。
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偏光显微镜的校准和光路
一台正常的important; word-wrap: break-word !important;">光学显微镜需要至少两个额外部件以进行important; word-wrap: break-word !important;">偏光显微镜检查。针对双折射性的检测，必须使用线性偏光进行照明。因此，必须在显微镜的光路中插入两个偏振滤光片。第一个偏振滤光片将产生偏振光，用于照亮试样，而第二个偏振滤光片，即检偏镜，则将受测光线限定为折射光。
两个偏振滤光片必须互为 90°，以获得所谓的“暗位”。将偏振滤光片安装到位后，将不会有光线穿过important; word-wrap: break-word !important;">照相机或important; word-wrap: break-word !important;">目镜，图像将变暗。暗位构成是偏光显微镜检查的重要步骤，它能够确保仅试样所在偏光面发生变化时，可以看见。
偏光镜和检偏镜
当光线穿过第一个偏振滤光片时，将会生成线性偏振光。如果线性偏振光穿过适当偏光面上的双折射材料，其将被折射，并分割成两条光射线，部分光射线的偏光面将被转动成 90°。如果经过折射的光射线已经适当校准（即与第一个偏振滤光片呈 90°），则其随后将穿过第二个偏光镜（检偏镜）。因此，仅双折射材料能够在偏光显微镜中生成图像。
受测的双折射材料的偏光轴与第一个偏光镜生成的偏光轴相同，这一点非常重要。因此，很多偏光显微镜配备转动载物台，用于确保物体的偏光面能够轻松与第一个偏振滤光片的偏光面对齐。在偏光显微镜检查中，有很多适用于特殊应用领域的配件。
勃氏镜用于晶体模式下进行锥光镜观察，其将在物镜后孔中聚焦。此外，补偿镜的光减速板对双折射试样的定量分析非常有用。