结晶体和无定形体是聚合物聚集态的两种基本形式。结晶聚合物材料的实际使用性能（如光学透明性、冲击强度等）与材料内部的结晶形态、晶粒大小及完善程度有着密切联系。因此，对于聚合物结晶形态等的研究具有重要的理论和实际意义。聚合物在不同条件下形成不同的结晶，比如单晶、球晶、纤维晶等。聚合物从熔融状态冷却时主要生成球晶，球晶是聚合物结晶时最常见的一种形式。

球晶以晶核为中心呈放射状增长构成球形而得名，是“三维结构”。但在极薄的试片中也可以近似地看成是圆盘形的“二维结构”。球晶是多面体，由分子链构成晶胞，晶胞的堆积构成片晶，片晶迭合构成微纤束，微纤束沿半径方向增长构成球晶。片晶间存在着结晶缺陷，微纤束之间存在着无定形夹杂物。球晶的大小取决于聚合物的分子结构及结晶条件，可以相差很大，直径可以从微米级到毫米级，甚至可以大到厘米级。球晶分散在无定形聚合物中，一般说来无定形是连续相，球晶的周边可以相交成为不规则的多边形。球晶具有光学各向异性，对光线有折射作用，因此能够用偏光显微镜进行观察。聚合物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像。有些聚合物生成球晶时，晶片沿半径增长时可以进行螺旋性扭曲，因此还能在偏光显微镜下看到同心圆消光图像。

偏光显微镜如图29－2 所示，其最佳分辨率为 200 nm，有效放大倍数超过 500～1 000倍，与电子显微镜、X射线衍射法结合使用，可提供较全面的晶体结构信息。光是电磁波，也就是横波，其传播方向与振动方向垂直。然而对于自然光来说，它的振动方向均匀分布，没有任何方向占优势。但是自然光通过反射、折射或选择性吸收后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，即偏振光。一束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴相互垂直，光线则无法通过。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，折射率值也随之改变，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。而这两束偏振光在通过第二个偏振片时，只有与第二偏振轴平行方向的光线可以通过，通过的两束光由于光程差将会发生干涉现象。

在正交偏光显微镜下观察，非晶体聚合物因为其各向同性，没有发生双折射现象，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个偏振轴的方向。而除了偏振片的振动方向外，其余部分就出现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。