微分干涉顯微鏡的物理原理不同于金相顯微鏡，技術設計要復雜得多。微分干涉顯微鏡利用的是偏振光，有四個特殊的光學組件分別是：偏振器、DIC棱鏡、DIC滑行器和檢偏器。偏振器直接裝在聚光系統(tǒng)的前面，使光線發(fā)生線性偏振。

  微分干涉顯微鏡在聚光器中則安裝了石英Wollaston棱鏡，即DIC棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光（x和y），二者成一小夾角。聚光器將兩束光調(diào)整成與微分干涉顯微鏡光軸平行的方向。最初兩束光相位一致，在穿過標本相鄰的區(qū)域后，由于標本的厚度和折射率不同，引起了兩束光發(fā)生了光程差。在物鏡的后焦面處安裝了第二個Wollaston棱鏡，即DIC滑行器，它把兩束光波合并成一束。這時兩束光的偏振面（x和y）仍然存在。最后光束穿過第二個偏振裝置，即檢偏器。在光束形成目鏡微分干涉影像之前，檢偏器與偏光器的方向成直角。檢偏器將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發(fā)生干涉。微分干涉顯微鏡x和y波的光程差決定著透光的多少。光程差值為0時，沒有光穿過檢偏器；光程差值等于波長一半時，穿過的光達到值。于是在灰色的背景上，標本結構呈現(xiàn)出亮暗差。

  為了使影像的反差達到狀態(tài)，可通過調(diào)節(jié)微分干涉顯微鏡的DIC滑行器的縱行微調(diào)來改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調(diào)節(jié)DIC滑行器可使標本的細微結構呈現(xiàn)出正或負的投影形象，通常是一側亮，而另一側暗，這便造成了標本的人為三維立體感，類似大理石上的浮雕。