所谓正交偏光镜（简称正交偏光）就是除了用下偏光镜外，再将上偏光镜插入镜筒，这样，上、下偏光镜的偏光震动面方向互相垂直正交，并分别与目镜十字丝的横丝及纵丝一致。
在正交偏光条件下，如果载物台不放置矿物薄片，视域是黑暗的。通常，我们通过这一特征来检测上、下偏光是否处于正交位置，因为很多偏光显微镜的上偏光旋钮正好位于手柄处，很易因固定螺丝松动使上偏光位置偏离正交。当上、下偏光不正交时，矿物的干涉色便会失真，这种问题在初学者中经常可能遇到。
在正交偏光镜下主要研究矿物的消光、双折射率和双折射率所产生的干涉色等光学现象，同时还涉及光率体椭圆半径轴名有关的一些内容，如光率体椭圆半径轴名的测定、消光角、延性符号和双晶等。
1、消光
矿物在正交偏光下变黑暗的现象，称为消光。
均质矿物、非晶质矿物和非均质矿物垂直光轴的切面，在正交镜下无论怎么转动物台总是消光的，称为全消光。
均质体矿物全消光，是因为其光性是各向相同的；非晶体消光，是因为它没有光性；非均质体垂直光轴的切面全消光，是因为在该切面上光率体切面为圆形。常见的均质体矿物有萤石、石榴子石、方沸石等；常见的非晶质如蛋白石、火山玻璃等。如何区分均质体切片和非均质矿物垂直光轴切面呢？仅仅应用正交偏光是不行的，必须借助锥光条件（在锥光下均质体切片不出现干涉图，而非均质矿物垂直光轴切面则可出现干涉图）。
非均质矿物除垂直光轴外的其他切面，旋转物台一周，会有四次变暗，即有四次消光，这四个位置称为该矿物的消光位。 消光位是矿物的一个鉴定特征。当矿物处在消光位时，如果其解理缝、双晶缝、晶形或晶面与目镜十字丝之一平行，称为平行消光；如果二者斜交，则称为斜消光，其交角为消光角；如果目镜十字丝为两组解理或两个晶面夹角的平分线，称为对称消光。
