La polarizzazione descrive la direzione e l’evoluzione temporale dell’oscillazione del campo elettrico in un’onda elettromagnetica trasversale. In un’onda piana, il campo elettrico è perpendicolare alla direzione di propagazione e può oscillare secondo traiettorie diverse nel piano trasversale.
La polarizzazione può essere:
- lineare, se il campo elettrico oscilla lungo una direzione fissa;
- circolare, se il vettore campo elettrico ruota con modulo costante;
- ellittica, nel caso generale, se l’estremità del vettore descrive un’ellisse.
La luce naturale è in genere non polarizzata: il campo elettrico oscilla in direzioni casuali nel piano trasversale, con fasi e orientazioni che variano rapidamente.
Un polarizzatore ideale trasmette la componente del campo lungo il proprio asse. Per luce linearmente polarizzata:
Per luce naturale incidente su un singolo polarizzatore ideale:
Queste relazioni sono riassunte dalla legge di Malus. Poiché l’intensità è proporzionale al quadrato del campo, la proiezione del campo produce il fattore \cos^2\theta.
La polarizzazione può essere generata o modificata con riflessione, assorbimento selettivo, diffusione, birifrangenza e lamine ritardatrici. All’angolo di Brewster, per esempio, la luce riflessa è fortemente polarizzata.
In mezzi anisotropi, due componenti ortogonali del campo possono propagarsi con indici diversi. La differenza di fase accumulata consente di trasformare luce lineare in ellittica o circolare. Questo principio è alla base di lamine a quarto d’onda, lamine a mezz’onda e molti strumenti di controllo della polarizzazione.
La polarizzazione è usata in filtri ottici, microscopia, telecomunicazioni coerenti, cristalli birifrangenti, occhiali polarizzati, display, antenne, radar e misura di tensioni in materiali trasparenti. In telecomunicazioni radio, l’allineamento di polarizzazione tra antenna trasmittente e ricevente influenza direttamente la potenza ricevuta.
Un errore comune è pensare alla polarizzazione come a una proprietà della sola luce visibile. È invece una proprietà generale delle onde elettromagnetiche trasversali: vale per radiofrequenze, microonde, infrarosso, visibile e oltre, purché il campo abbia componenti trasversali definite.
Vedi anche: interferenza.