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偏光顯微鏡是將偏光器裝在顯微鏡光路中，再聚焦后使光線在樣品內以不同的速度傳播和相互作用，從而使物體的顯像和色彩產生改變的一種顯微鏡。所以，它可以被廣泛應用在生命科學、材料科學、地質科學和礦物學等領域。
偏光顯微鏡是用于研究所謂透明與不透明各向異性材料的一種顯微鏡，在地質學等理工科專業中有重要應用。凡具有雙折射的物質，在偏光顯微鏡下就能分辨的清楚，當然這些物質也可用染色法來進行觀察，但有些則不可用，而必須利用偏光顯微鏡。反射偏光顯微鏡是利用光的偏振特性對具有雙折射性物質進行研究鑒定的儀器， 可供廣大用戶做單偏光觀察，正交偏光觀察，錐光觀察。
偏光顯微鏡的主要功能包括單偏光觀察、正交偏光觀察、錐光觀察以及顯微攝影。它能夠提供關于樣品內部結構和性質的分析。
偏光顯微鏡的主要原理是通過「偏振」的方式來觀察樣品中的結構和特性。光線經過偏光器后都具有同一方向的偏振狀態，樣品內部的礦物、晶體、纖維等物質會使得這些光線產生不同的相位差，從而形成不同的光學性質和特性，為研究樣品的內部結構和性質提供了的重要手段。
偏光顯微鏡的具體應用包括：
地質分析：用于礦物和結晶體的分析。
生物領域：鑒別骨骷、牙齒、膽固醇、神經纖維、腫瘤細胞、橫紋肌和毛發等。
材料科學：分析淀粉性質、藥品成分、纖維、液晶、DNA晶體等。
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