光学上各向异性的物质有双折射性质，这是因为对于透过这些物质的光线，根据遗射的方向和振动的方向，具有不同的折射率．由于进入晶体中的多重取向的辐射在两个相互垂直的偏振面（称为弹性轴或振动轴）中偏振，因而产生双折射．当在正交的尼可尔棱镜之间进行观察，并旋转样品时，则各向异性的物质每旋转90°将连续地出现光亮和黑暗（消光）．由于显微镜的起偏镜垂直于检偏镜（正交尼可尔棱镜），当显微镜和晶体的光学振动平面一致时，就发生消光．与普通的显微镜相比，偏光显微镜有两个明显的优点：（1）可以测定晶体的振动轴．（2）与显微镜的尼可尔棱镜不一致的任何各向异性物质在暗区中是发亮的，因而可以观察．

       由于光的两种成分以不同的速度（不同的折射率）通过晶体，也由于光是一种波，所以一种光线相对于另一种来讲是有光程差的．这两种光线一通过检偏镜，被迫在相同平面上振动的两种成分就能彼此发生有害的干涉，干涉的程度与试样的厚度成比例．单色光的干涉产生亮的和暗的条纹；而多色光则产生偏振色．如果对一个各向异性的物质从其所有可能取向的方向进行观察，就有一个或多个位置上，晶体似乎是各向同性的，也即当显微镜的载物台在正交的尼可尔棱镜之间旋转360°时，在所有位置上都发生消光．这些方向就是晶体的光轴．具有一个光轴的物质称为单轴晶体，具有两个光轴的物质称为双轴晶体．

       对于一个单轴晶体，振动垂直于光轴的光的折射率称为寻常的（O），振动平行于光轴的光的折射率称为非寻常的（E），当E＞0时，这种物质在光学上是正的（＋）；如果O＞E，则该物质在光学上是负的（－）．因为O光在行程的各个方向上速度都一样，所以可用三维坐标上的球面来描述它．而E光的速度则与方向有关，所以可用三维坐标上的椭圆面来描述．球面与椭圆面重叠产生一个新的图形称为单轴指示面．这个图形可用来测定晶体在任何方向的折射率．双轴指示面是很复杂的，超过了本讨论的范围．

       由于折射率随样品台上晶体的位置而异，所以光程差也同样受影响，多重取向的样品呈现的复合图形称为干涉图．从显微镜台下的聚光镜上出现的光锥仅在中心处是与显微镜轴相平行的．在视场的所有其它点上光线都有角度指向．当晶体的光轴平行于显微镜轴时，干涉图将出现黑暗，因为一个单轴物质在这个方向上是各向同性的．在正交的尼可尔棱镜的振动方向，也将发生消光．因此，产生特征的马尔德斯（Maltese）正交形式的单轴干涉图（见图3－1，e）．

       这些讨论向学生介绍了光学显微镜的一些基本概念、使学生对直接观察到的图象可有一些鉴别与理解．如果要进一步研究这个题目，则必须参考更广泛的资料．

       球晶干涉图    凯勒曾假定：在正交的尼可尔棱镜之间观察到球晶的消光起因于两个方面：（1）在双折射单元的振动方向平行于尼可尔棱镜的振动方向时，产生的零振幅效应．（2）当光轴的方向与球晶某点的光线平行时，所产生的零双折射效应．

       因为球晶是由辐射状的纤维结构组成的，所以晶体围绕纤维有规则地螺旋形取向．当折射率椭球的一轴平行于半径时，就出现黑“十”字．球晶干涉的其它图象曾用一些复杂的单轴或双轴指示面模型来说明．