聚合物的结晶受外界条件影响很大，而结晶聚合物的性能与其结晶形态等有密切关系，所以对聚合物的结晶形态研究有重要意义。聚合物在不同条件下形成不同的结晶，如单晶、球晶、纤维晶等。

球晶的基本结构单元是具有折叠链结构的片晶，球晶是从一个晶核在三维方向上一齐向外生长而形成的径向对称结构，即一个球状聚集体，具有各向异性而产生双折射现象。因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶在偏光显微镜的正交偏振片之间呈现出特有的黑十字消光图形。

光是电磁波，也就是横波，它的传播方向与振动方向垂直。对自然光来说，它的振动方向均匀分布，没有占优势的方向。但自然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转变为只在一个方向上振动的偏振光。

一束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴相互垂直，光线就无法通过了。光波在各向异性介质中传播时，其传播速度随振动方向不同而变化，折射率也随之改变，一般都发生双折射，分解成振动方向相互垂直、传播速度不同、折射率不同的两条偏振光。而这两条偏振逛逛通过第二偏振片时，只有在于第二偏振轴平行的方向的光线可以通过。而通过的两束光由于光程差会发生干涉现象。

偏光显微镜的最佳分辨率为200nm，有效放大倍数超过500-1000倍，与电子显微镜和X-射线衍射法结合可提供较全面的晶体结构信息。

在正交偏振光显微镜下观察，非晶体聚合物因为其各向同性，没有双折射现象，光线被正交的偏振镜阻碍，视场黑暗。球晶会呈现出特有的黑十字消光现象，黑十字的两臂分别平行于两偏振轴的方向。而除了与偏振片的振动方向外，其余部分出相了因折射而产生的光亮。

在偏振光条件下，还可以观察晶体的形态，测定晶粒大小和研究晶体的多色性等。