W polaryskopie możemy obserwować przezroczyste materiały umieszczone między dwoma polaryzatorami. Pozwala to badać przestrzenny rozkład własności polaryzacyjnych w materiałach, na przykład, obrazować rozkłady naprężeń w rozmaitych elementach (albo ich przezroczystych modelach) dzięki wymuszonej mechanicznie dwójłomności.

Jak powstają kolorowe obrazy? Światło (najczęściej białe, pochodzące z lampy) po przejściu przez pierwszy polaryzator staje się światłem spolaryzowanym liniowo. Jeśli oś drugiego polaryzatora ustawimy równolegle do osi pierwszego, cale światło przejdzie przez taki układ i zobaczymy białe jednorodne pole. Jeśli teraz między polaryzatorami umieścimy przezroczysty obiekt, który zmienia polaryzację światła (na przykład ją obraca), to obraz zmieni się, gdyż w niektórych miejscach światło (a przynajmniej niektóre jego składowe spektralne, czyli niektóre barwy) będą absorbowane w drugim polaryzatorze.

Materiał dwójłomny umieszczony w polaryskopie obraca płaszczyznę polaryzacji światła, przy czym wielkość (kąt) owego obrotu zależy, między innymi, od długości fali światła. Może na przykład zdarzyć się tak, że czerwona składowa widma światła białego zostanie obrócona o 90 stopni, a zielona o 180 stopni. Czerwone światło zostanie w tym wypadku zaabsorbowane w drugim, ustawionym równolegle do pierwszego, polaryzatorze, a zielone przejdzie przez niego i w efekcie zobaczymy w tym miejscu zielony kolor.

To, czy w polaryskopie widzimy promień zwyczajny czy nadzwyczajny, zależy od wzajemnego ustawienia polaryzatorów i osi optycznej oglądanego obiektu wykazującego dwójłomność. Jeśli np. oś optyczna jest ustawiona równolegle (prostopadle) do osi pierwszego polaryzatora, to w materiale dwójłomnym będzie się rozchodził tylko promień nadzwyczajny (zwyczajny) i tylko ten promień mamy szansę zobaczyć. Dla innych ustawień mogą być obecne oba promienie, a to, który z nich oglądamy, będzie zależeć od orientacji osi drugiego polaryzatora względem osi optycznej materiału.