(一)单折射性与双折射性：光线通过某一物质时，如光的性质和进路不因照射方向而改变，这种物质在光学上就具有“各向同性”，又称单折射体，如普通气体、液体以及非结晶性固体;若光线通过另一物质时，光的速度、折射率、吸收性和光皮的振动性、振幅等因照射方向而有不同，这种物质在光学上则具有“各向异性”，又称双折射体，如晶体、纤维等。
(二)光的偏振现象：光波根据振动的特点，可分为自然光与偏光。自然光的振动特点是在垂直光波传导轴上具有许多振动面，各平面上振动的振幅相同，其频率也相同;自然光经过反射、折射、双折射及吸收等作用，可以成为只在一个方向上振动的光波，这种光波则称为“偏光”或“偏振光”。
最简单的是只在一直线上振动的直线偏振光。当光线进入双折射体时，则如图所示，分为A、B两种直线平面偏振光，两者的振动方向相互垂直，而速度、折射率和波长等均有所不同。
(三)偏光的产生及其作用：偏光显微镜最重要的部件是偏光装置——起偏器和检偏器。过去两者均为尼科尔(Nicola)棱镜组成，它是由天然的方解石制作而成，但由于受到晶体体积较大的限制，难以取得较大面积的偏振，近来偏光显微镜则采用人造偏振镜来代替尼科尔梭镜。
人造偏振镜是以硫酸喹啉又名Herapathite的晶体制作而成，呈绿橄榄色。当普通光通过它后，就能获得只在一直线上振动的直线偏振光。
偏光显微镜有两个偏振镜，一个装置在光源与被检物体之间的叫“起偏镜”;另一个装置在物镜与目镜之间的叫“检偏镜”，有手柄伸手镜筒或中间附件外方以便操作，其上有旋转角的刻度。
从光源射出的光线通过两个偏振镜时，如果起偏镜与检偏镜的振动方向互相平行，即处于“平行检偏立”的情况下，则视场最为明亮。反之，若两者互相垂直，即处于“正交校偏位”的情况下，则视场完全黑暗，如果两者倾斜，则视场表明出中等程度的亮度。由此可知，起偏镜所形成的直线偏振光，如其振动方向与检偏镜的振动方如若垂直，则完全不能通过。因此，在采用偏光显微镜检时，原则上要使起偏镜与检偏镜处于正交检偏位的状态下进行。
(四)正交检偏位下的双折射体：在正交的情况下，视场是黑暗的，如果被检物体在光学上表现为各向同性(单折射体)，无论怎样旋转载物台，视场仍为黑暗，这是因为起偏镜所形成的直线偏振光的振动方向不发生变化，仍然与检偏镜的振动方向互相垂直的缘故。若被检物体中含有双折射性物质，则这部分就会发光，这是因为从起偏镜射出的直线偏振光进入双折射体后，产生振动方向互相垂直的两种直线偏振光，当这两种光通过检偏镜时，由于互相垂直，或多或少可透过检偏镜，就能看到明亮的象。光线通过双折射体时，所形成两种偏振光的振动方向，依物体的种类而有不同。