Il microscopio polarizzatore viene utilizzato per determinare rocce e minerali in sezioni sottili. Si tratta di un microscopio ottico standard con uno stadio rotante di 360°, obiettivi senza tensione, un filtro polarizzatore per produrre luce polarizzata e un secondo filtro polarizzatore, il cosiddetto "analizzatore", nel percorso del fascio dall'obiettivo all'oculare.
I microscopi petrografici possono anche essere dotati di una "lente di Bertrand" che mette a fuoco e ingrandisce lo schema di interferenza immaginato sul piano focale posteriore dell'obiettivo. I microscopi petrografici sono solitamente dotati di filtri i cui cristalli sono allineati in modo speciale, ad esempio un cuneo di quarzo, un filtro di mica a un quarto d'onda e un filtro di mica a mezza lambda. Questi possono essere inseriti tra i polarizzatori per rivelare la birifrangenza positiva e negativa e quindi l'ordine dei minerali.
La maggior parte dei materiali cristallini e dei minerali modifica la direzione di polarizzazione della luce, per cui parte della luce modificata passa attraverso l'analizzatore agli oculari. Con un polarizzatore, è possibile osservare il campione con la cosiddetta luce "polarizzata rettilinea". Se si utilizzano due polarizzatori, il campione può essere esaminato con la cosiddetta luce "polarizzata trasversalmente".
