Sóng ánh sáng tự nhiên không có phương dao động của các thành phần điện trường cũng như từ trường theo qui luật xác định. Tuy nhiên cũng tồn tại các sóng có phương dao động theo qui luật xác định sau khi đi qua hay phản xạ ở một số vật liệu. Ta có các sóng phân cực. Phân cực của sóng là đặc trưng cho phương dao động của vector cường độ điện trường E. Sóng ánh sáng là sóng ngang, nó có nhiều trường hợp phân cực khác nhau: phân cực thẳng, phân cực tròn, phân cực ellip (Hình 3-4). Giả sử với sóng truyền trên phương z, thì sóng này được coi là sự chồng chập của hai sóng có phương dao động x và y :
0 0
( , ) x( , ) x( , ) x exp x x y exp y y
Tùy vào độ lệch pha yx hay x y thì ta có sóng phân cực thẳng, tròn trái, tròn phải, ellip với giả sử và mô tả như Hình 3-4. Khi chúng đồng pha thì ta có sóng phân cực thẳng,E z t( , ) dao động trên một phương xác định .
Hình 3-4: Sóng phân cực được coi là sự chồng chập của hai sóng phân cực có phương phân cực vuông góc với nhau E0x E0y . Tương ứng với các độ lệch pha giữa hai thành phần ta có
sóng phân cực khác nhau[9].
Sóng ánh sáng phân cực ellipse, phân cực tròn có đầu mút vector E từ một điểm bất kỳ trên phương truyền sóng quay với tần số góc không đổi và vạch ra đường ellipse [3]. Phân cực tròn hay ellipse ta có thể coi là sự chồng chập của hai sóng phân cực thẳng có phương phân cực vuông góc với nhau.