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实际上，偏光显微镜的偏振装置采用一个起偏镜和一个检偏镜，前者使试样上的入射光偏振，后者签别从试样上反射的光线。检偏镜可以从0°旋转到90°。如果起偏镜和检偏镜相交成90°(除非光作用在试样的细微组织上使其偏振面转动，则光被消除。

通常在起偏镜和检偏镜中间插进一个光学片，称为灵敏染色片，这种片为检侧双折射提供了很灵触的手段。除了它4倍于厚度外，与1/4波长片是一样的。因此，普通光线与特殊光线的程差为一个波长。如果这个光波处于接近可见光谱中间的临界位置，那么双折射的梢微变动就可引起不同的色彩。

偏光显微镜在金相分析中的应用是基于由下列情况引起的不同着色效应，例如由光学上的各向异性金属、带各向异性薄膜的各向同性金属、复相合金的各相、非金属夹杂物及试样面上的高低差别等所引起。