偏光显微镜利用滤光片来选择光的偏振方向，从而获得能够反映样品光学特性的光学显微镜图像。
1. 偏光显微镜的配置
标准的光学显微镜由光源、样品台和物镜组成。光源发出的光照射到样品上，进入物镜，然后通过目镜观察。
偏光显微镜的原理与光学显微镜基本相同，区别在于它在光源和样品之间放置了一个偏振片，并在物镜和目镜之间放置了两片称为检偏器的偏光片。
光源发出的光是自然光，类似于荧光灯发出的光，它从各个方向发光。这种光经过一个偏振器改变其极性，然后照射到待观察的物质上。
偏振光穿过待观察物质后，方向发生改变，再通过一个与偏振器垂直的交叉尼科尔偏振片组成的检偏器，从而可以进行观察。
2. 偏光显微镜图像
当使用偏光显微镜观察折射率没有各向异性的样品时，从起偏器发出的线偏振光的偏振态不会改变，也无法通过检偏器，导致通过目镜观察时出现暗场。
当观察具有双折射特性（即折射率随偏振方向不同而变化）的样品时，如果入射线偏振光的振动方向与样品的光轴一致，则入射光的偏振态不变，
从而得到如上所述的暗场图像。反之，当入射光的振动方向与样品的光轴不一致时，由于样品的双折射特性，入射光会分裂成两个偏振分量，且合成后的分量与穿过样品前具有不同的偏振态。随着偏振态的改变，光线穿过检偏器，从而得到明场图像。
偏光显微镜下图像呈现彩色是由于样品双折射将光线分成两束造成的。在偏光显微镜中，放置样品的载物台可以360°旋转，从而改变偏振光相对于样品光轴的角度。
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