自然光沿平行于棱边AM方向入射到第一块棱镜端面上，这时入射角为22度，进入棱镜后分为寻常光o光和非常光e光，o光以76度入射到加拿大树脂上，因入射角超过临界角度，所以发生全反射，而e光射到树脂上不发生全反射，从棱镜的另一端射出[物理原理]。尼科尔棱镜是利用光的全反射原理与晶体的双折射现象制成的一种偏振仪器。

取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端切去一部分，使主截面上的角度为68度。

将晶体沿着垂直于主截面及两端面的AN切开，再用加拿大树胶粘合起来。

前半个棱镜中的o光射到树胶层中产生全反射，e光不产生全反射，能够透过树胶层，所以自尼科尔棱镜出来的偏振光的振动面在棱镜的主截面（晶体光轴与折射光线构成的平面内）。尼科尔棱镜可用作起偏器，也可用作检偏器。