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實際上，偏光顯微鏡的偏振裝置采用一個起偏鏡和一個檢偏鏡，前者使試樣上的入射光偏振，后者簽別從試樣上反射的光線。檢偏鏡可以從0°旋轉到90°。如果起偏鏡和檢偏鏡相交成90°(除非光作用在試樣的細微組織上使其偏振面轉動，則光被消除。
通常在起偏鏡和檢偏鏡中間插進一個光學片，稱為靈敏染色片，這種片為檢側雙折射提供了很靈觸的手段。除了它4倍于厚度外，與1/4波長片是一樣的。因此，普通光線與特殊光線的程差為一個波長。如果這個光波處于接近可見光譜中間的臨界位置，那么雙折射的梢微變動就可引起不同的色彩。
偏光顯微鏡在金相分析中的應用是基于由下列情況引起的不同著色效應，例如由光學上的各向異性金屬、帶各向異性薄膜的各向同性金屬、復相合金的各相、非金屬夾雜物及試樣面上的高低差別等所引起。
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