當偏振光穿過沒有應力的均質玻璃時，它會保持原來的傳播特性，振動方向不變。然而，當偏振光穿過有應力的玻璃時，情況就大不一樣了。玻璃內部的應力會使玻璃產生各向異性，導致光在其中傳播時發生雙折射現象 。也就是說，一束偏振光會分解成兩束振動方向相互垂直、傳播速度不同的偏振光，我們分別稱它們為快軸光和慢軸光 。這兩束光由于傳播速度不同，在穿出玻璃時就會產生光程差。就像兩個跑步速度不同的人，在相同時間內跑的路程不同，最終產生的距離差就是光程差。而這個光程差與玻璃內部的應力大小密切相關，應力越大，光程差就越大。

偏光應力儀是如何檢測到這個光程差，進而分析出玻璃內應力的呢？這就要提到偏光應力儀中的重要組件 —— 起偏器、檢偏器、靈敏色片和 1/4 波片。光源發出的自然光首先經過起偏器，起偏器就像一個 “方向篩選器"，它只允許特定方向振動的光通過，從而將自然光轉變為線偏振光 。線偏振光照射到被測玻璃樣品上，如果玻璃存在內應力，就會產生雙折射，分解出的快軸光和慢軸光產生光程差。接著，光線會通過 1/4 波片，1/4 波片可以對光程差進行一定的補償和調整，使光的干涉現象更加明顯。然后，光線到達檢偏器。檢偏器就像是一個 “接收篩選器"，它可以旋轉，通過旋轉檢偏器，可以改變它允許通過的光的振動方向。當檢偏器的方向與兩束偏振光的合成振動方向一致時，透過的光強；當兩者垂直時，透過的光最弱 。通過觀察透過檢偏器的光的強度變化，我們就可以判斷光程差的情況。