Polarisatsioonimikroskoop ehk petrograafiline mikroskoop on valgusmikroskoop, mida kasutatakse valgust polariseerivate objektide mikroskoopiliseks uurimiseks. Polarisatsioonimikroskoopi kasutatakse peamiselt kivimite ja mineraalide uurimiseks, kuid tal on rakendusi ka bioloogias ja keemias.