Polarizasyon mikroskobu yüksek düzeyde düzenlenmiş moleküllerden oluşan yapıların tanınmasını sağlar. Kutuplaştırıcı bir filtreden geçen normal ışık tek bir yönde titreşerek filtreden çıkar. Mikroskoptaki bu filtrenin üzerine ikinci bir filtre, ana ekseni ilk filtreye dik olacak şekilde yerleştirildiği zaman ışık geçmez ve bu durumda karanlık alan etkisi oluşur. Bununla birlikte polarize edici iki filtre arasına belli bir yöne doğru yönlenmiş moleküller (örneğin selüloz, kollajen, mikrotubuluslar, mikroflamanlar) içeren doku yapıları yerleştirilmiş ise belli düzende yinelenen yapılar polarizörden çıkan ışığın eksenini saptırır. Sonuç olarak koyu zemin üzerinde yapılar parlak görülür. Kutuplaştırılmış ışığın titreşim yönünü saptırma yeteneğine çift kırma yani anizotropi adı verilir. Kollagen ve kas lifleri gibi anizotropi gösteren yapıların incelenmesinde kullanılır.