偏光顕微鏡
岩石や鉱物の観察において汎用される。岩石は多様な鉱物が混在したものであるが、これはただ明視野で観察するだけでは混在する鉱物の種別が困難であるか、事実上不可能である。偏光顕微鏡を用いて観察すると構成する鉱物の種類によって偏光特性が異なるため、岩石組織中の構成鉱物を見分けることができる。これによって岩石の地質学的な由来へのアプローチが可能となる。
偏光顕微鏡は結晶の構造決定にも役立つ。例えば塩化ナトリウム水溶液(食塩水)を常温で再結晶させると、さいころ型の結晶(立方晶)となることは有名である。この結晶は偏光特性を示さず、偏光顕微鏡で観察しても特徴はみられない。しかし塩化ナトリウムは0°C以下では2分子の結晶水をもつようになり、このときの結晶構造は単斜晶をとる。これは偏光特性を示すことが偏光顕微鏡で確認できる。
生物学においては偏光性組織の観察に用いられる。例えば、生物骨格は偏光特性を示すため微小生物の骨格を非破壊的かつ簡易的に測定できる。また、アクチン繊維の挙動の観察などにも用いられる。現在では紡錘体は細胞分裂の際に形成される組織であり、その正体は微小管であることが分かっているが、かつてはこれが観察を行う際の処理によってできる人工的な組織(アーティファクト)である可能性があるという説が存在した。