在偏光显微镜中，平面偏光穿过双折射材料，然后使用第二个偏光滤镜收集以产生高对比度图像。该技术在医学，基础生物学，工业等多个领域得到应用，并用于研究岩石矿物。
医疗应用
痛风诊断
痛风的发生是由于尿酸盐结晶沉积在关节的滑液中，引起炎症和疼痛。使用偏光显微镜检查滑液以诊断痛风。引起痛风的尿酸盐晶体具有负的细长光学特征，而引起假痛风的焦磷酸具有正的光学特征。偏振光显微镜上晶体方向和干涉色的这些差异用于区分这些晶体。
淀粉样蛋白检查
淀粉样蛋白是由蛋白质的异常代谢产生的，导致其在细胞内聚集。这些蛋白质可以沉积在各种器官中，例如脾脏，肝脏，肾脏，脑等。在正常细胞中未观察到这些聚集体。使用偏振光，这些淀粉状蛋白结构可以被可视化。淀粉样蛋白的存在通过在偏振光显微镜下出现亮绿色来确定。
在基础生物学中的应用
因此，该技术为这些组织和细胞提供了一种高对比度成像的非侵入性方法。偏振光显微镜不需要任何造影剂或染料，可以以非侵入性的方式进行并产生高对比度的图像。偏光显微镜用于观察体内的几种双折射或双折射结构，包括牙齿，横纹骨，肌肉组织，神经元，纺锤体和放线菌素纤维。通过添加染料，可以使这些结构形成鲜明的对比。但是，由于这些是活体结构，因此此步骤会导致细胞死亡。
岩石检查
偏振光显微镜可用于检查岩石结构及其光学特性。该方法还可用于识别岩石内部的矿物。为此使用了两种方法。
透射偏光显微镜
在这种方法中，使用凿岩机切割一块岩石。将一侧抛光，然后使用粘合剂将样品固定到载玻片上。随后，对另一面也进行抛光，并使用香脂将其固定在保护玻璃上。
浸入方法
用这种方法，将岩石磨成细粉，然后撒在载玻片上。粉末被浸没液体包围，然后加入盖玻片。但是，这种方法破坏了岩石的结构。优点是不需要准备薄岩石段。
工业应用
液晶体
液晶是具有介于液体和固体之间的特性的材料。偏光显微镜用于检测液晶中特殊的光学图案和相位缺陷。它们还可以用于确定晶体是光学正的还是负的。液晶延迟也可以使用偏光显微镜测量。
高分子材料
球晶是球形的透明双折射材料，属于大分子晶体。偏光显微镜可用于确定其密度和大小，进而确定强度和透明度。
食品化学品
偏振显微镜可用于确定黄油和奶油乳剂的光学各向异性，因为它们具有光学各向异性。因此，使用该方法，可以确定乳液条件或杂质的任何偏差。
玻璃和陶瓷
偏光显微镜可用于识别玻璃和陶瓷的颜色，形状，衍射指数和晶体杂质，从而确定其质量和缺陷。
金属制品
使用偏光显微镜对抛光的金属样品进行成分，表面杂质和性能的金属检查是可能的。
