Un microscopio polarizador se utiliza para determinar rocas y minerales en secciones delgadas. Se trata de un microscopio óptico estándar con una platina giratoria de 360°, objetivos sin tensión, un filtro polarizador para producir luz polarizada y un segundo filtro polarizador, el llamado "analizador", en la trayectoria del haz desde el objetivo hasta el ocular.
Los microscopios petrográficos también pueden estar equipados con una "lente Bertrand" que enfoca y amplía el patrón de interferencia representado en el plano focal posterior del objetivo. Los microscopios petrográficos suelen estar equipados con filtros cuyos cristales están especialmente alineados, por ejemplo, una cuña de cuarzo, un filtro de mica de cuarto de onda y un filtro de mica de media lambda. Éstos pueden intercalarse entre los polarizadores para revelar la birrefringencia positiva y negativa y, por tanto, el orden de los minerales.
La mayoría de los materiales cristalinos y minerales cambian la dirección de polarización de la luz, de modo que parte de la luz cambiada pasa a través del analizador a los oculares. Con un polarizador, es posible ver la muestra con lo que se denomina luz "polarizada rectilíneamente". Si se utilizan dos polarizadores, la muestra puede examinarse con la denominada luz "polarizada cruzada".
