การโพลาไรเซชันหรือโพลาไรเซชันคือคุณสมบัติของคลื่นตามขวางซึ่งระบุทิศทางเชิงเรขาคณิตของการสั่น ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} ในคลื่นตามขวาง ทิศทางการสั่นจะตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น ^{[ 4 ]} ตัวอย่างหนึ่งของคลื่นตามขวางที่มีการโพลาไรเซชันคือการสั่นสะเทือนที่เดินทางไปตามสายที่ตึง เช่น ในเครื่องดนตรีอย่างสายกีตาร์การสั่นสะเทือนอาจอยู่ในทิศทางแนวตั้ง ทิศทางแนวนอน หรือทำมุมใดๆ ที่ตั้งฉากกับสาย ขึ้นอยู่กับวิธีการดีดสาย ในทางตรงกันข้าม ในคลื่นตามยาวเช่นคลื่นเสียงในของเหลวหรือก๊าซ การกระจัดของอนุภาคในการสั่นจะอยู่ในทิศทางการแพร่กระจายเสมอ ดังนั้นคลื่นเหล่านี้จึงไม่แสดงการโพลาไรเซชัน คลื่นตามขวางที่แสดงการโพลาไรเซชัน ได้แก่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสงและคลื่นวิทยุคลื่นโน้มถ่วง ^{[ 6 ]}และคลื่นเสียงตามขวาง (คลื่นเฉือน) ในของแข็ง

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่น แสง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ที่สั่นไหว และตั้งฉากกันเสมอ สถานะการโพลาไรเซชันที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันระหว่างทิศทางของสนามและทิศทางการแพร่กระจาย ในการโพลาไรเซชันเชิงเส้น สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแต่ละสนามจะสั่นไหวในทิศทางเดียวและตั้งฉากกัน ใน การโพลาไรเซชัน แบบวงกลมหรือวงรีสนามจะหมุนรอบทิศทางการเคลื่อนที่ของลำแสงด้วยอัตราคงที่ การหมุนอาจเป็นไปใน ทิศทาง ทวนเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา

แสงหรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ จากแหล่งกำเนิดหลายแหล่ง เช่น ดวงอาทิตย์ เปลวไฟ และหลอดไฟประกอบด้วยคลื่นสั้นที่มีส่วนผสมของโพลาไรเซชันอย่างเท่าเทียมกัน ซึ่งเรียกว่าแสงที่ไม่โพลาไรซ์แสงโพลาไรซ์สามารถสร้างขึ้นได้โดยการส่งแสงที่ไม่โพลาไรซ์ผ่านตัวกรองโพลาไรซ์ซึ่งจะยอมให้คลื่นที่มีโพลาไรเซชันเพียงแบบเดียวผ่านไปได้ วัสดุทางแสงทั่วไปส่วนใหญ่ไม่ส่งผลต่อโพลาไรเซชันของแสง แต่บางวัสดุ—เช่น วัสดุที่แสดงคุณสมบัติการหักเหสองทิศทาง การดูดกลืนแสงสอง สีหรือกิจกรรมทางแสง —จะส่งผลต่อแสงแตกต่างกันไปตามโพลาไรเซชันของแสง วัสดุเหล่านี้บางชนิดใช้ในการผลิตตัวกรองโพลาไรซ์ แสงจะกลายเป็นโพลาไรซ์บางส่วนเมื่อสะท้อนจากพื้นผิวในมุมหนึ่งด้วย

ตามกลศาสตร์ควอนตัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถมองได้ว่าเป็นกระแสของอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอนเมื่อมองในลักษณะนี้ การโพลาไรซ์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางกลศาสตร์ควอนตัมของโฟตอนที่เรียกว่าสปิน [ ^{7 ] [ 8 ] โฟ} ตอนมีสปินได้สองแบบ คือ สปินทวน เข็ม นาฬิกาหรือสปินซ้ายเข็มนาฬิกาเกี่ยวกับทิศทางการเคลื่อนที่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์แบบวงกลมประกอบด้วยโฟตอนที่มีสปินเพียงประเภทเดียว คือ สปินทวนเข็มนาฬิกาหรือสปินซ้ายเข็มนาฬิกา คลื่นแบบโพลาไรซ์เชิงเส้นประกอบด้วยโฟตอนที่อยู่ในสถานะซ้อนทับกันของสถานะโพลาไรซ์แบบวงกลมทวนเข็มนาฬิกาและซ้ายเข็มนาฬิกา โดยมีแอมพลิจูดและเฟสที่เท่ากันและซิงโครไนซ์กันเพื่อให้เกิดการสั่นในระนาบ^{[ 8 ]}

การโพลา ไรเซชันเป็นพารามิเตอร์สำคัญในสาขาวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับคลื่นตามขวาง เช่นทัศนศาสตร์ธรณีวิทยาวิทยุและไมโครเวฟโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคโนโลยีที่ได้รับผลกระทบ ได้แก่เลเซอร์การสื่อสารไร้สายและใยแก้วนำแสง และเรดาร์

แหล่งกำเนิดแสงส่วนใหญ่ถูกจัดประเภทเป็นแสงที่ไม่สอดคล้องกันและไม่มีโพลาไรซ์ (หรือมีโพลาไรซ์เพียงบางส่วน) เนื่องจากประกอบด้วยคลื่นผสมแบบสุ่มที่มีลักษณะเฉพาะเชิงพื้นที่ ความถี่ (ความยาวคลื่น) เฟส และสถานะโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เข้าใจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและโพลาไรซ์โดยเฉพาะได้ง่ายขึ้น การพิจารณาเฉพาะคลื่นระนาบ ที่สอดคล้องกันจะง่ายกว่า คลื่นเหล่านี้เป็นคลื่นไซน์ที่มีทิศทาง (หรือเวกเตอร์คลื่น ) ความถี่ เฟส และสถานะโพลาไรซ์เฉพาะ การกำหนดลักษณะของระบบแสงโดยสัมพันธ์กับคลื่นระนาบที่มีพารามิเตอร์ที่กำหนดเหล่านั้น สามารถนำมาใช้ในการทำนายการตอบสนองในกรณีทั่วไปได้ เนื่องจากคลื่นที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่กำหนดใดๆ ก็สามารถแยกออกเป็นส่วนผสมของคลื่นระนาบ (ที่เรียกว่าสเปกตรัมเชิงมุม ) ได้ สถานะที่ไม่สอดคล้องกันสามารถจำลองได้แบบสุ่มโดยเป็นการรวมกันแบบถ่วงน้ำหนักของคลื่นที่ไม่สัมพันธ์กันดังกล่าวที่มีการกระจายของความถี่ ( สเปกตรัม ) เฟส และโพลาไรซ์ บางอย่าง

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่น แสง) ที่เดินทางในสุญญากาศหรือ ตัวกลาง ที่เป็นเนื้อเดียวกันไอโซโทรปิกและไม่ลดทอนจะถูกอธิบายอย่างถูกต้องว่าเป็นคลื่นตามขวาง ซึ่งหมายความว่าเวกเตอร์สนามไฟฟ้า Eและสนามแม่เหล็กHของคลื่นระนาบแต่ละอันจะมีทิศทางตั้งฉากกับ (หรือ "ตามขวาง") ทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น และ EกับHก็ตั้งฉากกันด้วย ตามธรรมเนียมแล้ว ทิศทาง "โพลาไรเซชัน" ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะกำหนดโดยเวกเตอร์สนามไฟฟ้าของมัน เมื่อพิจารณาคลื่นระนาบเอกรงค์ที่มีความถี่แสงf (แสงที่มีความยาวคลื่นสุญญากาศλมีความถี่f = c/λโดยที่cคือความเร็วแสง) ให้เรากำหนดทิศทางการแพร่กระจายเป็น แกน zเนื่องจากเป็นคลื่นตามขวาง สนาม EและHจึงต้องมีส่วนประกอบเฉพาะในทิศทางxและy เท่านั้น โดยที่ E _z = H _z = 0โดยใช้ สัญกรณ์ เชิงซ้อน (หรือเฟเซอร์ ) สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กทางกายภาพ ณ ขณะนั้นจะกำหนดโดยส่วนจริงของปริมาณเชิงซ้อนที่ปรากฏในสมการต่อไปนี้ เมื่อพิจารณาจากฟังก์ชันของเวลาtและตำแหน่งเชิงพื้นที่z (เนื่องจากสำหรับคลื่นระนาบในทิศทาง+ zสนามจะไม่มีความขึ้นอยู่กับxหรือy ) สนามเชิงซ้อนเหล่านี้สามารถเขียนได้ดังนี้: และ โดยที่λ = λ ₀ / nคือความยาวคลื่นในตัวกลาง (ซึ่งมีดัชนีหักเหคือn ) และT = 1/ fคือคาบของคลื่น ในที่นี้e _x , e _y , h _xและh _yเป็นจำนวนเชิงซ้อน ในรูปแบบที่กระชับกว่าแบบที่สอง ซึ่งเป็นรูปแบบที่สมการเหล่านี้แสดงกันโดยทั่วไป ปัจจัยเหล่านี้จะถูกอธิบายโดยใช้เลขคลื่นk = 2π n / λ ₀และความถี่เชิงมุม (หรือ "ความถี่เรเดียน") ω = 2π fในสูตรทั่วไปมากขึ้นซึ่งการแพร่กระจายไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะ$${\displaystyle {\vec {E}}(z,t)={\begin{bmatrix}e_{x}\\e_{y}\\0\end{bmatrix}}\;e^{i2\pi \left({\frac {z}{\lambda }}-{\frac {t}{T}}\right)}={\begin{bmatrix}e_{x}\\e_{y}\\0\end{bmatrix}}\;e^{i(kz-\omega t)}}$$$${\displaystyle {\vec {H}}(z,t)={\begin{bmatrix}h_{x}\\h_{y}\\0\end{bmatrix}}\;e^{i2\pi \left({\frac {z}{\lambda }}-{\frac {t}{T}}\right)}={\begin{bmatrix}h_{x}\\h_{y}\\0\end{bmatrix}}\;e^{i(kz-\omega t)},}$$ในทิศทาง +z การพึ่งพาเชิงพื้นที่ kzจะถูกแทนที่ด้วย k → ∙ r →โดยที่ k →เรียกว่าเวกเตอร์คลื่นซึ่งขนาดของมันคือเลขคลื่น

ดังนั้น เวกเตอร์นำeและhแต่ละตัวจึงประกอบด้วยส่วนประกอบที่ไม่เป็นศูนย์ (เชิงซ้อน) ได้สูงสุดสองส่วน ซึ่งอธิบายถึงแอมพลิจูดและเฟสของ ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน xและy ของคลื่น (อีกครั้ง จะไม่มี ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน zสำหรับคลื่นตามขวางใน ทิศทาง + z ) สำหรับตัวกลางที่กำหนดซึ่งมีอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะηนั้นhมีความสัมพันธ์กับeดังนี้: $${\displaystyle {\begin{aligned}h_{y}&={\frac {e_{x}}{\eta }}\\h_{x}&=-{\frac {e_{y}}{\eta }}.\end{aligned}}}$$

ในตัวกลางไดอิเล็กทริก ค่า ηจะเป็นจำนวนจริงและมีค่าเท่ากับη ₀ / nโดยที่nคือดัชนีหักเหและη ₀คืออิมพีแดนซ์ของสุญญากาศ อิมพีแดนซ์จะเป็นจำนวนเชิงซ้อนในตัวกลางตัวนำ โปรดสังเกตว่าจากความสัมพันธ์ดังกล่าวผลคูณดอทของEและHจะต้องเป็นศูนย์ ซึ่งแสดงว่าเวกเตอร์เหล่านี้ตั้งฉากกัน (ทำมุมฉากกัน) ตามที่คาดไว้ $${\displaystyle {\begin{aligned}{\vec {E}}\left({\vec {r}},t\right)\cdot {\vec {H}}\left({\vec {r}},t\right)&=e_{x}h_{x}+e_{y}h_{y}+e_{z}h_{z}\\&=e_{x}\left(-{\frac {e_{y}}{\eta }}\right)+e_{y}\left({\frac {e_{x}}{\eta }}\right)+0\cdot 0\\&=0,\end{aligned}}}$$

เมื่อทราบทิศทางการแพร่กระจาย ( + zในกรณีนี้) และηแล้ว เราสามารถระบุคลื่นได้โดยใช้เพียงe _xและe _yที่อธิบายสนามไฟฟ้า เวกเตอร์ที่ประกอบด้วยe _xและe _y (แต่ไม่มี ส่วนประกอบ zซึ่งจำเป็นต้องเป็นศูนย์สำหรับคลื่นตามขวาง) เรียกว่าเวกเตอร์โจนส์นอกจากจะระบุสถานะโพลาไรเซชันของคลื่นแล้ว เวกเตอร์โจนส์ทั่วไปยังระบุขนาดและเฟสโดยรวมของคลื่นนั้นด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเข้มของคลื่นแสงจะเป็นสัดส่วนกับผลรวมของกำลังสองของขนาดของส่วนประกอบสนามไฟฟ้าทั้งสอง: $${\displaystyle I=\left(\left|e_{x}\right|^{2}+\left|e_{y}\right|^{2}\right)\,{\frac {1}{2\eta }}}$$

อย่างไรก็ตามสถานะโพลาไรเซชันของ คลื่น _นั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วน (เชิงซ้อน) ของ ey ต่อ ex เท่านั้น_{ดังนั้น}เรามา_{พิจารณา}เฉพาะคลื่นที่มี| ex _| ² + | ey ^{| ²} = 1ซึ่งสอดคล้องกับความเข้มประมาณ0.001 33  W /m² ^ในพื้นที่ว่าง (โดยที่η = η₀ ) และเนื่องจากเฟสสัมบูรณ์ของคลื่นไม่สำคัญในการพิจารณาสถานะโพลาไรเซชัน เราจึงกำหนดให้เฟสของ_e x _เป็นศูนย์ กล่าว คือ e _xเป็นจำนวนจริง ในขณะที่e _yอาจเป็นจำนวนเชิงซ้อน ภายใต้ข้อจำกัดเหล่านี้e _xและe _yสามารถแสดงได้ดังนี้ โดย ที่สถานะโพลาไรเซชันในขณะนี้ถูกกำหนดพารามิเตอร์อย่างสมบูรณ์โดยค่าของQ (โดยที่−1 < Q < 1 ) และ เฟสสัมพัทธ์ϕ$${\displaystyle {\begin{aligned}e_{x}&={\sqrt {\frac {1+Q}{2}}}\\e_{y}&={\sqrt {\frac {1-Q}{2}}}\,e^{i\phi },\end{aligned}}}$$

นอกจากคลื่นตามขวางแล้ว ยังมีการเคลื่อนที่ของคลื่นอีกมากมายที่การสั่นไม่จำกัดอยู่เฉพาะทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย กรณีเหล่านี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ ซึ่งเน้นที่คลื่นตามขวาง (เช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่ในตัวกลางขนาดใหญ่) แต่เราควรตระหนักถึงกรณีที่การโพลาไรเซชันของคลื่นที่สอดคล้องกันไม่สามารถอธิบายได้ง่ายๆ โดยใช้เวกเตอร์โจนส์ ดังที่เราได้ทำไปแล้ว

เมื่อพิจารณาเฉพาะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เราจะสังเกตว่าการอธิบายข้างต้นใช้ได้เฉพาะกับคลื่นระนาบในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันและสมมาตรที่ไม่ลดทอนเท่านั้น ในขณะที่ใน ตัวกลาง ที่ไม่สมมาตร (เช่น ผลึกที่มีการหักเหสองทิศทางดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง) สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กอาจมีส่วนประกอบตามแนวยาวและแนวขวาง ในกรณีเหล่านั้นการกระจัดทางไฟฟ้าDและความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กBยังคงเป็นไปตามเรขาคณิตข้างต้น แต่เนื่องจากความไม่สมมาตรในความไวต่อไฟฟ้า (หรือในสภาพซึมผ่านของแม่เหล็ก ) ซึ่งในที่นี้กำหนดโดยเทนเซอร์ทิศทางของE (หรือH ) อาจแตกต่างจากทิศทางของD (หรือB ) แม้ในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันคลื่นที่ไม่เป็น เนื้อเดียวกันก็สามารถถูกส่งเข้าไปในตัวกลางที่มีดัชนีหักเหที่มีส่วนจินตนาการ (หรือ " สัมประสิทธิ์การดูดกลืน ") ที่มีนัยสำคัญเช่น โลหะ สนามเหล่านี้ก็ไม่ได้เป็นแนวขวางอย่างเคร่งครัดเช่นกัน^{[ 9 ] : 179–184 [ 10 ] : 51–52} คลื่นพื้นผิวหรือคลื่นที่แพร่กระจายในท่อนำคลื่น (เช่นใยแก้วนำแสง ) โดยทั่วไปไม่ใช่คลื่นตามขวาง แต่อาจอธิบายได้ว่าเป็นโหมดตามขวางทาง ไฟฟ้าหรือแม่เหล็ก หรือโหมดไฮบริด

แม้ในพื้นที่ว่าง ส่วนประกอบของสนามตามยาวก็สามารถเกิดขึ้นได้ในบริเวณโฟกัส ซึ่งการประมาณคลื่นระนาบจะล้มเหลว ตัวอย่างสุดขั้วคือ แสงโพลาไรซ์ แบบรัศมีหรือแบบสัมผัส ซึ่งที่จุดโฟกัส สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กตามลำดับจะเป็น แบบตามยาว ทั้งหมด (ตามทิศทางการแพร่กระจาย) ^{[ 11 ]}

สำหรับคลื่นตามยาวเช่นคลื่นเสียงในของเหลวทิศทางการสั่นจะอยู่ตามทิศทางการเคลื่อนที่ ดังนั้นโดยปกติแล้วจึงไม่จำเป็นต้องกล่าวถึงประเด็นเรื่องโพลาไรเซชัน ในทางกลับกัน คลื่นเสียงในของแข็งสามารถเป็นได้ทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว รวมเป็นส่วนประกอบของโพลาไรเซชันทั้งหมดสามส่วน ในกรณีนี้ โพลาไรเซชันตามขวางจะเกี่ยวข้องกับทิศทางของแรงเฉือนและการกระจัดในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย ในขณะที่โพลาไรเซชันตามยาวอธิบายถึงการบีบอัดของของแข็งและการสั่นตามทิศทางการแพร่กระจาย การแพร่กระจายที่แตกต่างกันของโพลาไรเซชันตามขวางและตามยาวมีความสำคัญในด้านแผ่นดินไหววิทยา

การโพลาไรเซชันสามารถนิยามได้ในแง่ของสถานะโพลาไรเซชันบริสุทธิ์ โดยใช้เพียงคลื่นไซน์ที่สอดคล้องกันที่ความถี่แสงเดียว เวกเตอร์ในแผนภาพด้านข้างอาจอธิบายถึงการสั่นของสนามไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์โหมดเดียว (ซึ่งความถี่การสั่นโดยทั่วไปจะเป็น...)เร็วขึ้น 10-15 ^เท่า ) สนามจะสั่นใน ระนาบ xyตามแนวหน้ากระดาษ โดยคลื่นจะแพร่กระจายใน ทิศทาง zซึ่งตั้งฉากกับหน้ากระดาษ แผนภาพสองภาพแรกด้านล่างแสดงเวกเตอร์สนามไฟฟ้าตลอดวงจรสำหรับการโพลาไรซ์เชิงเส้นในสองทิศทางที่แตกต่างกัน ซึ่งแต่ละทิศทางถือเป็นสถานะการโพลาไรซ์ (SOP) ที่แตกต่างกัน การโพลาไรซ์เชิงเส้นที่มุม 45° สามารถมองได้ว่าเป็นการรวมกันของคลื่นโพลาไรซ์เชิงเส้นในแนวนอน (ดังในภาพซ้ายสุด) และคลื่นโพลาไรซ์ในแนวตั้งที่มีแอมพลิจูดและเฟส เดียวกัน

หากเราแนะนำการเลื่อนเฟสระหว่างส่วนประกอบโพลาไรเซชันแนวนอนและแนวตั้งเหล่านั้น โดยทั่วไปแล้วจะได้โพลาไรเซชันแบบวงรี^{[ 12 ]} ดังแสดงในรูปที่สาม เมื่อการเลื่อนเฟสเป็น ±90° พอดี และแอมพลิจูดเท่ากัน จะได้โพลาไรเซชัน แบบวงกลม (รูปที่สี่และห้า) สามารถสร้างโพลาไรเซชันแบบวงกลมได้โดยการส่งแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นผ่านแผ่นควอเตอร์เวฟที่วางตัวทำมุม 45° กับโพลาไรเซชันเชิงเส้น เพื่อสร้างส่วนประกอบสองส่วนที่มีแอมพลิจูดเท่ากันพร้อมกับการเลื่อนเฟสที่ต้องการ การซ้อนทับกันของส่วนประกอบดั้งเดิมและส่วนประกอบที่เลื่อนเฟสทำให้เกิดเวกเตอร์สนามไฟฟ้าหมุน ซึ่งแสดงในภาพเคลื่อนไหวทางด้านขวา โปรดทราบว่าโพลาไรเซชันแบบวงกลมหรือวงรีอาจเกี่ยวข้องกับการหมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาของสนาม ขึ้นอยู่กับเฟสสัมพัทธ์ของส่วนประกอบ สิ่งเหล่านี้สอดคล้องกับสถานะโพลาไรเซชันที่แตกต่างกัน เช่น โพลาไรเซชันแบบวงกลมสองแบบที่แสดงไว้ข้างต้น

ทิศทางของ แกน xและyที่ใช้ในคำอธิบายนี้เป็นไปโดยพลการ การเลือกใช้ระบบพิกัดดังกล่าวและการมองวงรีโพลาไรเซชันในแง่ของ ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน xและy นั้นสอดคล้องกับนิยามของเวกเตอร์โจนส์ (ด้านล่าง) ในแง่ของ โพลาไรเซชัน พื้นฐาน เหล่านั้น แกนต่างๆ ถูกเลือกให้เหมาะสมกับปัญหาเฉพาะ เช่น แกนxอยู่ในระนาบของการตกกระทบ เนื่องจากมีสัมประสิทธิ์การสะท้อนแยกต่างหากสำหรับโพลาไรเซชันเชิงเส้นในและตั้งฉากกับระนาบของการตกกระทบ ( โพลาไรเซชัน pและsดูด้านล่าง) การเลือกเช่นนั้นจึงช่วยลดความซับซ้อนของการคำนวณการสะท้อนของคลื่นจากพื้นผิวได้อย่างมาก

สามารถใช้สถานะโพลาไรเซชัน ตั้งฉากคู่ใดก็ได้เป็นฟังก์ชันพื้นฐาน ไม่ใช่แค่โพลาไรเซชันเชิงเส้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การเลือกโพลาไรเซชันแบบวงกลมขวาและซ้ายเป็นฟังก์ชันพื้นฐานจะทำให้การแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการหักเหของแสงแบบวงกลม (กิจกรรมทางแสง) หรือไดโครอิซึมแบบวงกลมง่ายขึ้น

สำหรับคลื่นโมโนโครมาติกที่มีการโพลาไรซ์บริสุทธิ์ เวกเตอร์สนามไฟฟ้าในช่วงหนึ่งรอบของการสั่นจะวาดเป็นรูปวงรี สถานะการโพลาไรซ์สามารถอธิบายได้โดยสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของวงรี และ "ทิศทาง" ของมัน กล่าวคือ การหมุนรอบวงรีนั้นเป็นแบบตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา การกำหนดพารามิเตอร์หนึ่งของรูปวงรีระบุ ถึง มุมการวางแนวψซึ่งกำหนดเป็นมุมระหว่างแกนหลักของวงรีกับแกนx ^{[ 13 ]}พร้อมกับค่าความรีε = a/bซึ่งเป็นอัตราส่วนของแกนหลักต่อแกนรองของวงรี^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} (เรียกอีกอย่างว่าอัตราส่วนแกน ) พารามิเตอร์ความรีเป็นการกำหนดพารามิเตอร์ทางเลือกของความเยื้องศูนย์ ของวงรี หรือมุมความรีดังแสดงในรูป^{[ 13 ]}มุมχยังมีความสำคัญอีกด้วย เนื่องจากละติจูด (มุมจากเส้นศูนย์สูตร) ​​ของสถานะโพลาไรเซชันตามที่แสดงบนทรงกลมปวงกาเร (ดูด้านล่าง) เท่ากับ±2 χกรณีพิเศษของโพลาไรเซชันเชิงเส้นและวงกลมสอดคล้องกับค่าความรีεที่เป็นอนันต์และหนึ่ง (หรือχที่เป็นศูนย์และ 45°) ตามลำดับ ${\textstyle e={\sqrt {1-b^{2}/a^{2}}},}$${\textstyle \chi =\arctan b/a}$${\textstyle =\arctan 1/\varepsilon }$

ข้อมูลครบถ้วนเกี่ยวกับสถานะโพลาไรซ์สมบูรณ์ยังได้มาจากแอมพลิจูดและเฟสของการสั่นในสององค์ประกอบของเวกเตอร์สนามไฟฟ้าในระนาบโพลาไรซ์ การแสดงผลนี้ถูกใช้ข้างต้นเพื่อแสดงให้เห็นว่าสถานะโพลาไรซ์ที่แตกต่างกันนั้นเป็นไปได้อย่างไร ข้อมูลแอมพลิจูดและเฟสสามารถแสดงได้อย่างสะดวกในรูปของ เวกเตอร์ เชิงซ้อน สองมิติ ( เวกเตอร์โจนส์ ):

$${\displaystyle \mathbf {e} ={\begin{bmatrix}a_{1}e^{i\theta _{1}}\\a_{2}e^{i\theta _{2}}\end{bmatrix}}.}$$

ในที่นี้a ₁และa ₂แทนแอมพลิจูดของคลื่นในส่วนประกอบทั้งสองของเวกเตอร์สนามไฟฟ้า ในขณะที่θ ₁และθ ₂แทนเฟส ผลคูณของเวกเตอร์โจนส์กับจำนวนเชิงซ้อนที่มีขนาดหนึ่งหน่วยจะให้เวกเตอร์โจนส์ที่แตกต่างกันซึ่งแสดงถึงวงรีเดียวกัน และดังนั้นจึงแสดงถึงสถานะโพลาไรเซชันเดียวกัน สนามไฟฟ้าทางกายภาพ ซึ่งเป็นส่วนจริงของเวกเตอร์โจนส์ จะเปลี่ยนแปลงไป แต่สถานะโพลาไรเซชันเองนั้นเป็นอิสระจากเฟสสัมบูรณ์ เวกเตอร์ พื้นฐานที่ใช้ในการแสดงเวกเตอร์โจนส์ไม่จำเป็นต้องแสดงถึงสถานะโพลาไรเซชันเชิงเส้น (กล่าวคือ ต้องเป็นจำนวนจริง ) โดยทั่วไปแล้วสามารถใช้สถานะตั้งฉากสองสถานะใดก็ได้ โดยที่คู่เวกเตอร์ตั้งฉากจะถูกกำหนดอย่างเป็นทางการว่าเป็นคู่ที่มีผลคูณภายใน เป็นศูนย์ ตัวเลือกที่นิยมใช้คือโพลาไรเซชันแบบวงกลมซ้ายและขวา ตัวอย่างเช่น เพื่อจำลองการแพร่กระจายที่แตกต่างกันของคลื่นในส่วนประกอบทั้งสองดังกล่าวในตัวกลางที่มีการหักเหแบบวงกลม (ดูด้านล่าง) หรือเส้นทางสัญญาณของตัวตรวจจับแบบโคherent ที่ไวต่อโพลาไรเซชันแบบวงกลม

ไม่ว่าสถานะโพลาไรเซชันจะถูกแสดงโดยใช้พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตหรือเวกเตอร์โจนส์ สิ่งที่แฝงอยู่ในพารามิเตอร์เหล่านั้นคือทิศทางของกรอบพิกัด ซึ่งทำให้มีอิสระในระดับหนึ่ง นั่นคือการหมุนรอบทิศทางการแพร่กระจาย เมื่อพิจารณาแสงที่แพร่กระจายขนานกับพื้นผิวโลก มักใช้คำว่า "โพลาไรเซชันแนวนอน" และ "โพลาไรเซชันแนวตั้ง" โดยแบบแรกจะเกี่ยวข้องกับส่วนประกอบแรกของเวกเตอร์โจนส์ หรือมุมอะซิมุธศูนย์ ในทางกลับกัน ในทางดาราศาสตร์ มักใช้ ระบบพิกัดเส้นศูนย์สูตรแทน โดยมุมอะซิมุธศูนย์ (หรือมุมตำแหน่ง ซึ่งเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปในทางดาราศาสตร์เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนกับระบบพิกัดแนวนอน ) จะตรงกับทิศเหนือ

ระบบพิกัดอีกระบบหนึ่งที่ใช้กันบ่อยคือระบบที่เกี่ยวข้องกับระนาบตกกระทบ ระนาบนี้เกิดจากทิศทางการแพร่กระจายของแสงที่เข้ามาและเวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับระนาบของส่วนต่อประสาน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือระนาบที่รังสีเดินทางก่อนและหลังการสะท้อนหรือการหักเห ส่วนประกอบของสนามไฟฟ้าที่ขนานกับระนาบนี้เรียกว่าp-like (ขนาน) และส่วนประกอบที่ตั้งฉากกับระนาบนี้เรียกว่าs-like (มาจากsenkrechtในภาษาเยอรมัน แปลว่า 'ตั้งฉาก') แสงโพลาไรซ์ที่มีสนามไฟฟ้าไปตามระนาบตกกระทบจึงเรียกว่าp-polarizedในขณะที่แสงที่มีสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับระนาบตกกระทบเรียกว่าs-polarizedโดย ทั่วไปแล้ว p -polarization มักเรียกว่าtransverse-magnetic (TM) และยังเรียกว่าpi-polarizedหรือπ -polarizedหรือtangential plane polarizedด้วย การโพลาไรซ์ แบบ Sเรียกอีกอย่างว่า การโพลาไรซ์แบบทรานส์เวอร์สอิเล็กทริก (TE) รวมถึงการโพลาไรซ์แบบซิกมาหรือการโพลาไรซ์แบบ σหรือการโพลาไรซ์แบบระนาบซาจิตัล

ระดับการโพลาไรซ์ ( DOP ) เป็นปริมาณที่ใช้อธิบายส่วนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีการโพลาไรซ์สามารถคำนวณDOP ได้จาก พารามิเตอร์ของสโตกส์คลื่นที่มีการโพลาไรซ์อย่างสมบูรณ์จะมีDOPเท่ากับ 100% ในขณะที่คลื่นที่ไม่มีการโพลาไรซ์ จะมี DOPเท่ากับ 0% คลื่นที่มีการโพลาไรซ์บางส่วน ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยการซ้อนทับกันของส่วนประกอบที่มีการโพลาไรซ์และไม่มีการโพลาไรซ์ จะมีDOPอยู่ระหว่าง 0 ถึง 100% DOPคำนวณได้จากสัดส่วนของกำลังทั้งหมดที่ถูกส่งผ่านโดยส่วนประกอบที่มีการโพลาไรซ์ของคลื่น

DOPสามารถใช้ในการสร้างแผนที่ สนาม ความเครียดในวัสดุได้ เมื่อพิจารณาDOPของการเรืองแสง การโพลาไรเซชันของการเรืองแสงมีความสัมพันธ์กับความเครียดในวัสดุผ่านทางเทนเซอร์ความยืดหยุ่นของวัสดุที่ กำหนด

นอกจากนี้ ยังสามารถมองเห็นค่า DOP ได้โดยใช้การแสดงภาพ ลำแสงโพลาไรซ์บนทรงกลมปวงกาเร ในการแสดงภาพนี้ค่า DOPจะเท่ากับความยาวของเวกเตอร์ที่วัดจากจุดศูนย์กลางของทรงกลม

ในสุญญากาศส่วนประกอบของสนามไฟฟ้าจะแพร่กระจายด้วยความเร็วแสงดังนั้นเฟสของคลื่นจึงแปรผันตามพื้นที่และเวลา ในขณะที่สถานะโพลาไรเซชันไม่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือ เวกเตอร์สนามไฟฟ้าeของคลื่นระนาบใน ทิศทาง + zมีดังนี้: $${\displaystyle \mathbf {e} (z+\Delta z,t+\Delta t)=\mathbf {e} (z,t)e^{ik(c\Delta t-\Delta z)},}$$

โดยที่kคือเลขคลื่นดังที่กล่าวไว้ข้างต้น สนามไฟฟ้าทันทีทันใดคือส่วนจริงของผลคูณของเวกเตอร์โจนส์กับตัวประกอบเฟสเมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์กับสสาร การแพร่กระจายของคลื่นจะเปลี่ยนแปลงไปตามดัชนี หักเห (เชิงซ้อน) ของวัสดุ เมื่อส่วนจริงหรือส่วนจินตนาการของดัชนีหักเหนั้นขึ้นอยู่กับสถานะโพลาไรเซชันของคลื่น ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าการหักเหสองทิศทางและไดโค รอิซึมโพลาไรเซชัน (หรือไดแอท เทนูเอชัน ) ตามลำดับ สถานะโพลาไรเซชันของคลื่นโดยทั่วไปจะเปลี่ยนแปลงไป ${\displaystyle e^{-i\omega t}}$

ในสื่อดังกล่าว คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีสถานะโพลาไรเซชันใดๆ สามารถแยกออกเป็นสององค์ประกอบที่มีโพลาไรเซชันตั้งฉากกัน ซึ่งมีค่าคงที่การแพร่กระจายที่ แตกต่างกัน ผลของการแพร่กระจายไปตามเส้นทางที่กำหนดต่อองค์ประกอบทั้งสองนั้น สามารถอธิบายได้ง่ายที่สุดในรูปของจำนวนเชิงซ้อน เมทริกซ์การแปลง2 × 2 Jหรือที่รู้จักกันในชื่อเมทริกซ์โจนส์ : $${\displaystyle \mathbf {e'} =\mathbf {J} \mathbf {e} .}$$

เมทริกซ์โจนส์ที่เกิดจากการผ่านวัสดุโปร่งใสขึ้นอยู่กับระยะทางการแพร่กระจายและค่าการหักเหสองทิศทาง โดยทั่วไปแล้วค่าการหักเหสองทิศทาง (รวมถึงดัชนีหักเหเฉลี่ย) จะมีการกระจายตัวกล่าวคือ จะแปรผันตามความถี่แสง (ความยาวคลื่น) อย่างไรก็ตาม ในกรณีของวัสดุที่ไม่มีค่าการหักเหสองทิศทางเมทริกซ์โจนส์ขนาด 2 × 2คือเมทริกซ์เอกลักษณ์ (คูณด้วยตัวประกอบเฟสแบบ สเกลาร์ และตัวประกอบการลดทอน) ซึ่งหมายความว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรเซชันระหว่างการแพร่กระจาย

สำหรับผลกระทบการแพร่กระจายในสองโหมดตั้งฉากกัน เมทริกซ์โจนส์สามารถเขียนได้ดังนี้ $${\displaystyle \mathbf {J} =\mathbf {T} {\begin{bmatrix}g_{1}&0\\0&g_{2}\end{bmatrix}}\mathbf {T} ^{-1},}$$

โดยที่g ₁และg ₂เป็นจำนวนเชิงซ้อนที่อธิบายถึงการหน่วงเฟส และอาจ รวมถึงการลดทอนแอมพลิจูดเนื่องจากการแพร่กระจายในแต่ละโหมดไอเกน โพลาไรเซชันทั้งสอง Tเป็นเมทริกซ์เอกลักษณ์ที่แสดงถึงการเปลี่ยนฐานจากโหมดการแพร่กระจายเหล่านี้ไปยังระบบเชิงเส้นที่ใช้สำหรับเวกเตอร์โจนส์ ในกรณีของการหักเหสองทิศทางเชิงเส้นหรือการลดทอนแบบไดแอทเทนเนชัน โหมดเหล่านั้นเองก็เป็นสถานะโพลาไรเซชันเชิงเส้น ดังนั้นTและT ⁻¹สามารถละเว้นได้หากเลือกแกนพิกัดอย่างเหมาะสม

ใน สาร ที่มีคุณสมบัติการหักเหสองทิศทาง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีโพลาไรเซชันต่างกันจะเดินทางด้วยความเร็ว ( ความเร็วเฟส ) ที่ต่างกัน ดังนั้น เมื่อคลื่นที่ไม่มีโพลาไรเซชันเดินทางผ่านแผ่นวัสดุที่มีคุณสมบัติการหักเหสองทิศทาง โพลาไรเซชันหนึ่งจะมีคลื่นความยาวสั้นกว่าอีกโพลาไรเซชันหนึ่ง ส่งผลให้เกิด_{ความแตก}ต่างของเฟสระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อคลื่นเดินทางผ่านวัสดุนั้นลึกขึ้น เมทริกซ์โจนส์เป็นเมทริกซ์เอกภาพ : | g₁ | = | g₂ | = 1สื่อที่เรียกว่าไดแอทเทนติง (หรือไดโครอิกในแง่ของโพลาไรเซชัน) ซึ่งมีเพียงแอมพลิจูดของโพลาไรเซชันทั้งสองเท่านั้นที่ได้รับผลกระทบแตกต่างกัน สามารถอธิบายได้โดยใช้เมทริกซ์เฮอร์มิเชียน (โดยทั่วไปคูณด้วยตัวประกอบเฟสร่วม) ในความเป็นจริง เนื่องจาก เมทริกซ์ ใดๆก็สามารถเขียนได้เป็นผลคูณของเมทริกซ์เอกภาพและเมทริกซ์เฮอร์มิเชียนบวก การแพร่กระจายของแสงผ่านลำดับของส่วนประกอบทางแสงที่ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันใดๆ จึงสามารถเขียนได้เป็นผลคูณของการแปลงพื้นฐานสองประเภทนี้

ในตัวกลางที่มีคุณสมบัติการหักเหสองทิศทาง จะไม่มีการลดทอน แต่โหมดทั้งสองจะเกิดการหน่วงเฟสที่แตกต่างกัน ปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีของการหักเหสองทิศทางเชิงเส้น (นั่นคือ ซึ่งโพลาไรเซชันพื้นฐานเป็นโพลาไรเซชันเชิงเส้นตั้งฉากกัน) ปรากฏในแผ่นคลื่น แสง /ตัวหน่วงคลื่น และผลึกหลายชนิด หากแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นผ่านวัสดุที่มีคุณสมบัติการหักเหสองทิศทาง สถานะของโพลาไรเซชันจะเปลี่ยนไปโดยทั่วไปเว้นแต่ทิศทางของโพลาไรเซชันจะเหมือนกับหนึ่งในโพลาไรเซชันพื้นฐานเหล่านั้น เนื่องจากเฟสชิฟต์ และดังนั้นการเปลี่ยนแปลงสถานะของโพลาไรเซชัน มักขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น วัตถุดังกล่าวที่มองเห็นภายใต้แสงขาวระหว่างตัวกรองโพลาไรซ์สองตัว อาจทำให้เกิดเอฟเฟกต์สีสันต่างๆ ดังที่เห็นในภาพถ่ายประกอบ

การหักเหแบบวงกลม (Circular birefringence) เรียกอีกอย่างว่ากิจกรรมทางแสง (Optical activity ) โดยเฉพาะใน ของเหลว ไครัล (Chiral fluids) หรือ การหมุนฟา ราเดย์ (Faraday rotation ) ซึ่งเกิดจากการมีสนามแม่เหล็กตามทิศทางการแพร่กระจาย เมื่อแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นผ่านวัตถุดังกล่าว แสงจะยังคงเป็นโพลาไรซ์เชิงเส้นอยู่ แต่แกนโพลาไรซ์จะหมุนไป การรวมกันของการหักเหเชิงเส้นและการหักเหแบบวงกลมจะมีโพลาไรซ์พื้นฐานเป็นโพลาไรซ์วงรีสองแบบที่ตั้งฉากกัน อย่างไรก็ตาม คำว่า "การหักเหแบบวงรี" (Elliptical birefringence) นั้นไม่ค่อยได้ใช้

เราสามารถมองเห็นภาพกรณีของการหักเหเชิงเส้น (โดยมีโหมดการแพร่กระจายเชิงเส้นสองโหมดที่ตั้งฉากกัน) ด้วยคลื่นขาเข้าที่มีการโพลาไรซ์เชิงเส้นทำมุม 45° กับโหมดเหล่านั้น เมื่อเฟสที่แตกต่างกันเริ่มสะสม การโพลาไรซ์จะกลายเป็นรูปวงรี ในที่สุดจะเปลี่ยนเป็นการโพลาไรซ์แบบวงกลมอย่างสมบูรณ์ (ความแตกต่างของเฟส 90°) จากนั้นเป็นรูปวงรีและในที่สุดก็เป็นการโพลาไรซ์เชิงเส้น (เฟส 180°) ตั้งฉากกับการโพลาไรซ์เดิม จากนั้นผ่านวงกลมอีกครั้ง (เฟส 270°) จากนั้นเป็นรูปวงรีด้วยมุมอะซิมุธเดิม และสุดท้ายกลับไปสู่สถานะโพ ลาไรซ์เชิงเส้นเดิม (เฟส 360°) ซึ่งวงจรจะเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง โดยทั่วไปสถานการณ์จะซับซ้อนกว่าและสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการ หมุน ในทรงกลมปวงกาเรเกี่ยวกับแกนที่กำหนดโดยโหมดการแพร่กระจาย ตัวอย่างของ การหักเหเชิงเส้น (สีน้ำเงิน) วงกลม (สีแดง) และวงรี (สีเหลือง) แสดงอยู่ในรูปทางด้านซ้าย ความเข้มรวมและระดับของการโพลาไรซ์ไม่เปลี่ยนแปลง หากความยาวของเส้นทางในตัวกลางที่มีคุณสมบัติการหักเหสองทิศทางนั้นเพียงพอ ส่วนประกอบการโพลาไรซ์ทั้งสองของลำแสง (หรือรังสี ) ที่ถูกปรับให้ขนานกัน สามารถออกจากวัสดุได้โดยมีตำแหน่งที่เหลื่อมกัน แม้ว่าทิศทางการแพร่กระจายสุดท้ายจะเหมือนกันก็ตาม (โดยสมมติว่าหน้าทางเข้าและหน้าทางออกขนานกัน) ปรากฏการณ์นี้มักสังเกตได้จากผลึกแคลไซต์ ซึ่งทำให้ผู้สังเกตเห็นภาพสองภาพที่เหลื่อมกันเล็กน้อย ในการโพลาไรซ์ตรงข้ามกัน ของวัตถุที่อยู่ด้านหลังผลึก ปรากฏการณ์นี้เองที่นำไปสู่การค้นพบการโพลาไรซ์ครั้งแรกโดยอีราสมัส บาร์โธลินัสในปี ค.ศ. 1669

ตัวกลางที่การส่งผ่านของโหมดโพลาไรเซชันหนึ่งลดลงอย่างเป็นพิเศษ เรียก ว่า ตัวกลางไดโครอิกหรือตัวกลางไดแอทเทนูเอชัน เช่นเดียวกับไบรีฟริงเจนซ์ ไดแอทเทนูเอชันสามารถเกิดขึ้นได้กับโหมดโพลาไรเซชันเชิงเส้น (ในผลึก) หรือโหมดโพลาไรเซชันแบบวงกลม (โดยปกติในของเหลว)

อุปกรณ์ที่ปิดกั้นรังสีเกือบทั้งหมดในโหมดหนึ่งเรียกว่าตัวกรองโพลาไรซ์หรือเรียกสั้น ๆ ว่า " _โพลาไรเซอร์ " ซึ่งสอดคล้องกับg₂ = 0ในการแสดงเมทริกซ์โจนส์ข้างต้น เอาต์พุตของโพลาไรเซอร์ในอุดมคติคือสถานะโพลาไรซ์เฉพาะ (โดยปกติคือโพลาไรซ์เชิงเส้น) ที่มีแอมพลิจูดเท่ากับแอมพลิจูดดั้งเดิมของคลื่นอินพุตในโหมดโพลาไรซ์นั้น พลังงานในโหมดโพลาไรซ์อื่นจะถูกกำจัด ดังนั้นหากแสงที่ไม่โพลาไรซ์ผ่านโพลาไรเซอร์ในอุดมคติ (ซึ่ง_g₁ = 1และg₂ = 0 ) พลังงานครึ่งหนึ่งของพลังงานเริ่มต้น _{จะ ยังคงอยู่ โพลาไรเซอร์ที่ใช้งานได้จริง โดยเฉพาะโพลาไรเซอร์แบบแผ่นราคาไม่แพง จะ}มีการสูญเสียเพิ่มเติม ทำให้g₁ < 1 _{อย่างไรก็ตาม}ในหลายกรณี ตัวชี้วัดที่เกี่ยวข้องมากกว่าคือระดับโพลาไรซ์_หรืออัตราส่วนการลดทอน ของโพลาไรเซอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบg₁กับg₂เนื่องจากเวกเตอร์ของโจนส์หมายถึงแอมพลิจูดของคลื่น (แทนที่จะเป็นความเข้ม ) เมื่อถูกส่องสว่างด้วยแสงที่ไม่เป็นโพลาไรซ์ พลังงานที่เหลืออยู่ในโพลาไรซ์ที่ไม่ต้องการจะเป็น( g ₂ / g ₁ ) ²ของพลังงานในโพลาไรซ์ที่ต้องการ

นอกเหนือจากการหักเหสองทิศทางและการดูดกลืนแสงสองทิศทางในตัวกลางที่มีขอบเขตแล้ว ผลกระทบจากการโพลาไรเซชันที่สามารถอธิบายได้โดยใช้เมทริกซ์โจนส์ยังสามารถเกิดขึ้นได้ที่ส่วนต่อประสาน (สะท้อนแสง) ระหว่างวัสดุสองชนิดที่มีดัชนี หักเหต่างกัน ผลกระทบเหล่านี้ได้รับการจัดการโดยสมการเฟรสเนลคลื่นส่วนหนึ่งถูกส่งผ่านและอีกส่วนหนึ่งถูกสะท้อน สำหรับวัสดุที่กำหนด สัดส่วนเหล่านั้น (และเฟสของการสะท้อนด้วย) จะขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบและแตกต่างกันสำหรับ โพลาไรเซชัน แบบ sและpดังนั้นสถานะโพลาไรเซชันของแสงสะท้อน (แม้ว่าในตอนแรกจะไม่มีโพลาไรเซชัน) โดยทั่วไปจะเปลี่ยนแปลงไป

แสงใดๆ ที่ตกกระทบพื้นผิวด้วยมุมตกกระทบพิเศษที่เรียกว่ามุมของ Brewsterซึ่งค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนสำหรับ โพลาไรเซชัน pเป็นศูนย์ จะสะท้อนออกมาโดยเหลือเพียงโพ ลาไรเซชัน s เท่านั้น หลักการนี้ถูกนำมาใช้ในสิ่งที่เรียกว่า "ตัวกรองโพลาไรซ์แบบแผ่นซ้อนกัน" (ดูรูป) ซึ่งส่วนหนึ่งของโพ ลาไรเซชัน sจะถูกกำจัดออกไปโดยการสะท้อนที่พื้นผิวแต่ละมุมของ Brewster ทำให้เหลือเพียงโพ ลาไรเซชัน pหลังจากการส่งผ่านพื้นผิวดังกล่าวหลายๆ พื้นผิว ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่โดยทั่วไปแล้วน้อยกว่าของโพ ลาไรเซชัน pยังเป็นพื้นฐานของแว่นกันแดดแบบโพลาไร ซ์ ด้วย โดยการปิดกั้น โพลาไรเซชัน s (แนวนอน) แสงจ้าส่วนใหญ่ที่เกิดจากการสะท้อนจากถนนเปียก เป็นต้น จะถูกกำจัดออกไป^{[ 23 ] : 348–350}

ในกรณีพิเศษที่สำคัญของการสะท้อนที่มุมตกกระทบปกติ (โดยไม่เกี่ยวข้องกับวัสดุแอนไอโซโทรปิก) จะไม่มีการโพลาไรเซชันแบบsหรือp โดยเฉพาะ ทั้ง ส่วนประกอบโพลาไรเซชันในแกน xและyจะสะท้อนออกมาเหมือนกัน ดังนั้นโพลาไรเซชันของคลื่นสะท้อนจึงเหมือนกับของคลื่นตกกระทบ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของโพลาไรเซชันแบบวงกลม (หรือวงรี) ทิศทางของสถานะโพลาไรเซชันจะกลับด้าน เนื่องจากตามธรรมเนียมแล้วจะระบุโดยสัมพันธ์กับทิศทางการแพร่กระจาย การหมุนเป็นวงกลมของสนามไฟฟ้าไปรอบ แกน xyเรียกว่า "มือขวา" สำหรับคลื่นใน ทิศทาง + zและ "มือซ้าย" สำหรับคลื่นใน ทิศทาง −z แต่ในกรณีทั่วไปของการสะท้อนที่มุมตกกระทบที่ไม่เป็นศูนย์ จะไม่สามารถสรุปเช่นนั้น ได้ตัวอย่างเช่น แสงโพลาไรซ์แบบวงกลมขวาที่สะท้อนจากพื้นผิวไดอิเล็กทริกที่มุมตกกระทบเฉียง จะยังคงเป็นแสงโพลาไรซ์แบบมือขวา (แต่เป็นแบบวงรี) แสงโพลาไรซ์เชิงเส้นที่สะท้อนจากโลหะในมุมตกกระทบที่ไม่ตั้งฉากโดยทั่วไปจะกลายเป็นแสงโพลาไรซ์แบบวงรี กรณีเหล่านี้จะได้รับการจัดการโดยใช้เวกเตอร์โจนส์ซึ่งถูกกระทำโดยสัมประสิทธิ์เฟรสเนลที่แตกต่างกันสำหรับส่วนประกอบโพลาไรซ์ แบบ sและp

เทคนิคการวัดทางแสงบางอย่างอาศัยหลักการโพลาไรเซชัน ในเทคนิคทางแสงอื่นๆ อีกมากมาย โพลาไรเซชันมีความสำคัญอย่างยิ่ง หรืออย่างน้อยก็ต้องนำมาพิจารณาและควบคุม ตัวอย่างเช่นมีมากมายเกินกว่าจะกล่าวถึงทั้งหมดได้

ในทางวิศวกรรมปรากฏการณ์การหักเหของแสงที่เกิดจากความเค้นช่วยให้สามารถสังเกตความเค้นในวัสดุโปร่งใสได้อย่างชัดเจน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นและเห็นได้จากภาพถ่ายประกอบ ความแตกต่างของสีที่เกิดจากการหักเหของแสงมักจะสร้างลวดลายสีเมื่อมองผ่านตัวกรองแสงสองชนิด เมื่อมีการใช้แรงภายนอก ความเค้นภายในที่เกิดขึ้นในวัสดุจึงสามารถสังเกตได้ นอกจากนี้ การหักเหของแสงมักพบได้บ่อยเนื่องจากความเค้นที่ "ถูกตรึงไว้" ในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีใน เทป เซลโลเฟนโดยการหักเหของแสงเกิดจากการยืดตัวของวัสดุในระหว่างกระบวนการผลิต

เอลลิปโซเมตรีเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวัดคุณสมบัติทางแสงของพื้นผิวที่สม่ำเสมอ โดยเกี่ยวข้องกับการวัดสถานะโพลาไรเซชันของแสงหลังจากการสะท้อนแบบกระจกเงาจากพื้นผิวดังกล่าว โดยทั่วไปจะทำการวัดเป็นฟังก์ชันของมุมตกกระทบหรือความยาวคลื่น (หรือทั้งสองอย่าง) เนื่องจากเอลลิปโซเมตรีอาศัยการสะท้อน จึงไม่จำเป็นที่ตัวอย่างจะต้องโปร่งใสต่อแสงหรือด้านหลังของตัวอย่างจะต้องสามารถเข้าถึงได้

การวัดค่าเอลลิปโซเมตรีสามารถใช้สร้างแบบจำลองดัชนีหักเห (เชิงซ้อน) ของพื้นผิวของวัสดุที่เป็นก้อนได้ นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์อย่างมากในการกำหนดพารามิเตอร์ของ ชั้น ฟิล์ม บางหนึ่งชั้นหรือมากกว่า ที่เคลือบอยู่บนพื้นผิว เนื่องจากคุณสมบัติการสะท้อนไม่เพียงแต่ขนาดของ ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน pและs ที่คาดการณ์ไว้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงเฟสสัมพัทธ์เมื่อสะท้อนด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับการวัดโดยใช้เอลลิปโซมิเตอร์ เอลลิปโซมิเตอร์ทั่วไปไม่ได้วัดค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจริง (ซึ่งต้องมีการสอบเทียบโฟโตเมตริกอย่างระมัดระวังของลำแสงส่องสว่าง) แต่จะวัดอัตราส่วนของ การสะท้อน pและsรวมถึงการเปลี่ยนแปลงของความรีของโพลาไรเซชัน (จึงเป็นที่มาของชื่อ) ที่เกิดจากการสะท้อนโดยพื้นผิวที่กำลังศึกษา นอกเหนือจากการใช้งานในวิทยาศาสตร์และการวิจัยแล้ว เอลลิปโซมิเตอร์ยังใช้ในสถานที่เพื่อควบคุมกระบวนการผลิตเป็นต้น^{[ 24 ] : 585ff [ 25 ] : 632}

คุณสมบัติของการหักเหสองทิศทาง (เชิงเส้น) พบได้ทั่วไปในแร่ ผลึก และแท้จริงแล้วเป็นปัจจัยสำคัญในการค้นพบการโพลาไรเซชันในเบื้องต้น ในทางแร่ธาตุวิทยาคุณสมบัตินี้มักถูกนำไปใช้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ โพลาไรเซชัน เพื่อวัตถุประสงค์ในการระบุแร่ ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่แร่ธาตุวิทยาเชิงแสง^{[ 26 ] : 163–164}

คลื่นเสียงในวัสดุแข็งแสดงการโพลาไรเซชัน การแพร่กระจายที่แตกต่างกันของโพลาไรเซชันทั้งสามผ่านโลกเป็นสิ่งสำคัญในสาขาวิทยาแผ่นดินไหวคลื่นแผ่นดินไหวที่มีโพลาไรเซชันในแนวนอนและแนวตั้ง ( คลื่นเฉือน ) เรียกว่า SH และ SV ในขณะที่คลื่นที่มีโพลาไรเซชันตามยาว ( คลื่นอัด ) เรียกว่าคลื่น P ^{[ 27 ] : 48–50 [ 28 ] : 56–57}

ในทำนองเดียวกัน กล้องจุลทรรศน์โพลาไรเซชันสามารถใช้เพื่อช่วยในการตรวจจับสิ่งแปลกปลอมในชิ้นเนื้อชีวภาพหากสิ่งแปลกปลอมนั้นมีคุณสมบัติการหักเหของแสง การชันสูตรศพมักจะกล่าวถึง (การขาดหายไปหรือการมีอยู่ของ) "เศษสิ่งแปลกปลอมที่สามารถโพลาไรซ์ได้" ^{[ 29 ]}

เราได้เห็นแล้ว (ข้างต้น) ว่าการหักเหสองทิศทางของผลึกชนิดหนึ่งมีประโยชน์ในการระบุชนิดของผลึกนั้น และการตรวจจับการหักเหสองทิศทางเชิงเส้นจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งในทางธรณีวิทยาและแร่ธาตุวิทยาแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นโดยทั่วไปจะมีสถานะโพลาไรซ์เปลี่ยนแปลงไปเมื่อผ่านผลึกดังกล่าว ทำให้มองเห็นได้ชัดเจนเมื่อมองผ่านตัวกรองโพลาไรซ์สองตัวที่วางไขว้กัน ดังที่เห็นในภาพถ่ายข้างต้น ในทำนองเดียวกัน ในทางเคมี การหมุนของแกนโพลาไรซ์ในสารละลายของเหลวสามารถเป็นการวัดที่มีประโยชน์ได้ ในของเหลว การหักเหสองทิศทางเชิงเส้นเป็นไปไม่ได้ แต่การหักเหสองทิศทางแบบวงกลมอาจเกิดขึ้นได้เมื่อโมเลกุลไครัลอยู่ในสารละลาย เมื่อเอนันติโอเมอร์ มือขวาและมือซ้าย ของโมเลกุลดังกล่าวมีจำนวนเท่ากัน (ที่เรียกว่า สารผสม ราเซมิก ) ผลของพวกมันจะหักล้างกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อมีเพียงหนึ่งเดียว (หรือมีหนึ่งเดียวมากกว่า) ซึ่งมักเป็นกรณีสำหรับโมเลกุลอินทรีย์ จะสังเกตเห็น การหักเหของแสงแบบวงกลมสุทธิ (หรือกิจกรรมทางแสง ) ซึ่งเผยให้เห็นขนาดของความไม่สมดุลนั้น (หรือความเข้มข้นของโมเลกุลเอง เมื่อสามารถสันนิษฐานได้ว่ามีเอนันติโอเมอร์เพียงตัวเดียว) การวัดนี้ทำได้โดยใช้โพลาไรมิเตอร์ซึ่งแสงโพลาไรซ์จะถูกส่งผ่านท่อของเหลว โดยที่ปลายท่อจะมีโพลาไรเซอร์อีกตัวหนึ่งซึ่งหมุนเพื่อลดการส่งผ่านแสงให้เป็นศูนย์^{[ 23 ] : 360–365 [ 30 ]}

ในหลายสาขาของดาราศาสตร์การศึกษาการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์จากอวกาศมีความสำคัญอย่างยิ่ง แม้ว่าโดยปกติแล้วจะไม่ใช่ปัจจัยในการแผ่รังสีความร้อนของดาวฤกษ์แต่การโพลาไรซ์ก็ปรากฏอยู่ในการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์ ที่สอดคล้องกัน (เช่น มาเซอร์ไฮดรอกซิลหรือเมทานอล)และแหล่งกำเนิดที่ไม่สอดคล้องกัน เช่น กลีบวิทยุขนาดใหญ่ในกาแล็กซีที่กำลังทำงาน และการแผ่รังสีวิทยุของพัลซาร์ (ซึ่งคาดการณ์ว่าบางครั้งอาจสอดคล้องกัน) และยังเกิดขึ้นกับแสงดาวจากการกระเจิงจากฝุ่นระหว่างดาว อีกด้วย นอกเหนือจากการให้ข้อมูลเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดการแผ่รังสีและการกระเจิงแล้ว การโพลาไรซ์ยังตรวจสอบสนามแม่เหล็กระหว่างดาวผ่านการหมุนฟาราเดย์อีก ด้วย ^{[ 31 ] : 119, 124 [ 32 ] : 336–337} การโพลาไรซ์ของพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาฟิสิกส์ของจักรวาลในยุคแรกเริ่ม^{[ 33 ] [ 34 ]}การแผ่รังสีซินโครตรอนมีการโพลาไรซ์โดยธรรมชาติ มีการเสนอแนะว่าแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์ทำให้เกิดไครัลลิตี้ของโมเลกุลชีวภาพบนโลก^{[ 35 ]}แต่การเลือกไครัลลิตี้บนผลึกอนินทรีย์ได้รับการเสนอเป็นทฤษฎีทางเลือก^{[ 36 ]}

แสงที่ไม่เป็นโพลาไรซ์ เมื่อสะท้อนจากพื้นผิวที่มันวาว (กระจก) โดยทั่วไปจะเกิดการเป็นโพลาไรซ์ขึ้นในระดับหนึ่ง ปรากฏการณ์นี้ถูกสังเกตพบในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 โดยนักคณิตศาสตร์เอเตียน-หลุยส์ มาลูส์ซึ่งเป็นที่มา ของชื่อ กฎของมาลูส์แว่นกันแดดแบบโพลาไรซ์ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้เพื่อลดแสงสะท้อนจากพื้นผิวแนวนอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งถนนข้างหน้าเมื่อมองจากมุมเฉียง

ผู้ที่สวมแว่นกันแดดแบบโพลาไรซ์อาจสังเกตเห็นปรากฏการณ์โพลาไรซ์โดยไม่ได้ตั้งใจ เช่น ปรากฏการณ์การหักเหของแสงที่ขึ้นอยู่กับสี ตัวอย่างเช่น ในกระจกนิรภัย (เช่น กระจกรถยนต์) หรือสิ่งของที่ทำจากพลาสติก โปร่งใส ร่วมกับโพลาไรซ์ตามธรรมชาติจากการสะท้อนหรือการกระเจิง แสงโพลาไรซ์จากจอภาพ LCD (ดูด้านล่าง) จะเห็นได้ชัดเจนมากเมื่อสวมใส่

การโพลาไรเซชันเกิดขึ้นในแสงของท้องฟ้าเนื่องจากแสงอาทิตย์ถูกกระเจิงโดยละอองลอยขณะที่ผ่านชั้นบรรยากาศของโลกแสงที่กระเจิงทำให้เกิดความสว่างและสีสันในท้องฟ้าที่ปลอดโปร่ง การโพลาไรเซชันบางส่วนของแสงที่กระเจิงนี้สามารถนำมาใช้เพื่อทำให้ท้องฟ้าในภาพถ่ายมืดลง เพิ่มความคมชัด ผลกระทบนี้จะสังเกตได้ชัดเจนที่สุด ณ จุดบนท้องฟ้าที่ทำมุม 90° กับดวงอาทิตย์ ตัวกรองโพลาไรซ์ใช้ผลกระทบเหล่านี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพผลลัพธ์ของการถ่ายภาพฉากที่มีการสะท้อนหรือการกระเจิงของแสงจากท้องฟ้า^{[ 23 ] : 346–347 [ 37 ] : 495–499}

การโพ ลาไรเซชันของท้องฟ้าถูกนำมาใช้ในการกำหนดทิศทางในการนำทาง เข็มทิศท้องฟ้าของ Pfundถูกใช้ในช่วงทศวรรษ 1950 เมื่อนำทางใกล้ขั้วของสนามแม่เหล็กโลกเมื่อมองไม่ เห็นทั้ง ดวงอาทิตย์และดวงดาว (เช่น ภายใต้เมฆ ในเวลากลางวัน หรือช่วงพลบค่ำ ) มีการเสนอแนะอย่างเป็นที่ถกเถียงกันว่าชาวไวกิ้งใช้เครื่องมือที่คล้ายกัน (" หินสุริยะ ") ในการเดินทางสำรวจครั้งใหญ่ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือในช่วงศตวรรษที่ 9-11 ก่อนที่เข็มทิศแม่เหล็ก จะมาถึง จากเอเชียสู่ยุโรปในศตวรรษที่ 12 สิ่งที่เกี่ยวข้องกับเข็มทิศท้องฟ้าคือ " นาฬิกาขั้วโลก " ซึ่งคิดค้นโดยCharles Wheatstoneในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ^{[ 38 ] : 67–69}

หลักการของ เทคโนโลยี จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) อาศัยการหมุนของแกนการโพลาไรซ์เชิงเส้นโดยอาร์เรย์คริสตัลเหลว แสงจากแบ็คไลท์ (หรือชั้นสะท้อนแสงด้านหลัง ในอุปกรณ์ที่ไม่รวมหรือไม่จำเป็นต้องใช้แบ็คไลท์) จะผ่านแผ่นโพลาไรซ์เชิงเส้นก่อน แสงโพลาไรซ์นั้นจะผ่านชั้นคริสตัลเหลวจริง ซึ่งอาจจัดเรียงเป็นพิกเซล (สำหรับทีวีหรือจอคอมพิวเตอร์) หรือในรูปแบบอื่น เช่นจอแสดงผลเจ็ดส่วนหรือแบบที่มีสัญลักษณ์เฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์นั้นๆ ชั้นคริสตัลเหลวผลิตขึ้นโดยมีไครัลลิตี้แบบมือขวา (หรือมือซ้าย) ที่สม่ำเสมอ โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยเกลียวขนาดเล็กสิ่งนี้ทำให้เกิดการหักเหแบบวงกลม และถูกออกแบบมาเพื่อให้มีการหมุน 90 องศาของสถานะโพลาไรซ์เชิงเส้น อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับเซลล์ โมเลกุลจะยืดออก ทำให้การหักเหแบบวงกลมลดลงหรือหายไปโดยสิ้นเชิง ด้านที่มองเห็นของจอแสดงผลจะมีแผ่นโพลาไรซ์เชิงเส้นอีกแผ่นหนึ่ง ซึ่งโดยปกติจะวางตัวทำมุม 90 องศาจากแผ่นที่อยู่ด้านหลังชั้นแอคทีฟ ดังนั้น เมื่อการหักเหแบบวงกลมถูกกำจัดออกไปโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอ การโพลาไรซ์ของแสงที่ส่งผ่านจะยังคงตั้งฉากกับตัวกรองโพลาไรซ์ด้านหน้า และพิกเซลจะปรากฏเป็นสีดำ อย่างไรก็ตาม หากไม่มีแรงดันไฟฟ้า การหมุนของโพลาไรซ์ 90 องศาจะทำให้มันตรงกับแกนของตัวกรองโพลาไรซ์ด้านหน้าพอดี ทำให้แสงผ่านไปได้ แรงดันไฟฟ้าระดับกลางจะสร้างการหมุนของแกนโพลาไรซ์ระดับกลาง และพิกเซลจะมีค่าความเข้มแสงระดับกลาง จอแสดงผลที่ใช้หลักการนี้แพร่หลาย และปัจจุบันใช้ในโทรทัศน์ จอคอมพิวเตอร์ และโปรเจ็กเตอร์วิดีโอส่วนใหญ่ ทำให้ เทคโนโลยี CRT แบบเดิม ล้าสมัยไปโดยสิ้นเชิง การใช้โพลาไรซ์ในการทำงานของ LCD นั้นเห็นได้ชัดเจนทันทีสำหรับผู้ที่สวมแว่นกันแดดแบบโพลาไรซ์ ซึ่งมักทำให้จอแสดงผลอ่านไม่ออก

ในอีกแง่มุมหนึ่ง การเข้ารหัสแบบโพลาไรเซชันได้กลายเป็นวิธีการหลัก (แต่ไม่ใช่เพียงวิธีเดียว) สำหรับการส่งภาพแยกกันไปยังตาซ้ายและตาขวาใน จอแสดงผล แบบสเตอริโอที่ใช้สำหรับภาพยนตร์ 3 มิติวิธีนี้เกี่ยวข้องกับการฉายภาพแยกกันสำหรับแต่ละตาจากโปรเจ็กเตอร์สองตัวที่แตกต่างกันโดยใช้ตัวกรองโพลาไรซ์ที่วางตัวในแนวตั้งฉาก หรือโดยทั่วไปแล้วจากโปรเจ็กเตอร์ตัวเดียวที่มีการมัลติเพล็กซ์โพลาไรเซชันแบบเวลา (อุปกรณ์สลับโพลาไรเซชันอย่างรวดเร็วสำหรับเฟรมต่อเนื่อง) แว่นตา 3 มิติแบบโพลาไรซ์ที่มีตัวกรองโพลาไรซ์ที่เหมาะสมจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าแต่ละตาจะได้รับเฉพาะภาพที่ต้องการเท่านั้น ในอดีต ระบบดังกล่าวใช้การเข้ารหัสแบบโพลาไรเซชันเชิงเส้นเนื่องจากมีราคาไม่แพงและให้การแยกภาพที่ดี อย่างไรก็ตาม โพลาไรเซชันแบบวงกลมทำให้การแยกภาพทั้งสองไม่ไวต่อการเอียงศีรษะ และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการฉายภาพยนตร์ 3 มิติในปัจจุบัน เช่น ระบบจากRealDการฉายภาพดังกล่าวต้องใช้จอภาพที่รักษาโพลาไรเซชันของแสงที่ฉายเมื่อมองในลักษณะสะท้อน (เช่นจอสีเงิน ) จอฉายภาพสีขาวแบบกระจายแสงทั่วไปจะทำให้ภาพที่ฉายเกิดการลดโพลาไรเซชัน ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานนี้

แม้ว่าปัจจุบันจอแสดงผลคอมพิวเตอร์แบบ CRT จะล้าสมัยไปแล้ว แต่ก็ประสบปัญหาการสะท้อนแสงจากกระจก ทำให้เกิดแสงจ้าจากแสงไฟในห้องและส่งผลให้ความคมชัดต่ำ จึงมีการใช้สารป้องกันการสะท้อนแสงหลายวิธีเพื่อแก้ไขปัญหานี้ วิธีหนึ่งใช้หลักการสะท้อนแสงแบบโพลาไรซ์แบบวงกลม ตัวกรองโพลาไรซ์แบบวงกลมที่วางไว้ด้านหน้าจอจะยอมให้เฉพาะแสงจากห้องที่มีโพลาไรซ์แบบวงกลมขวาเท่านั้นผ่านเข้ามาได้ โดยทั่วไปแล้ว แสงโพลาไรซ์แบบวงกลมขวา (ขึ้นอยู่กับมาตรฐานที่ใช้) จะมีทิศทางการหมุนของสนามไฟฟ้า (และสนามแม่เหล็ก) ตามเข็มนาฬิกาขณะที่เคลื่อนที่ไปในทิศทาง +z เมื่อเกิดการสะท้อน สนามยังคงมีทิศทางการหมุนเดิม แต่การเคลื่อนที่จะอยู่ในทิศทาง −z ทำให้คลื่นสะท้อน มีโพลาไรซ์แบบวงกลม ซ้ายเมื่อวางตัวกรองโพลาไรซ์แบบวงกลมขวาไว้ด้านหน้าจอกระจกสะท้อนแสง แสงที่ไม่ต้องการที่สะท้อนจากกระจกจะอยู่ในสถานะโพลาไรซ์ที่ถูก ตัวกรองนั้น ปิดกั้นไว้ทำให้ปัญหาการสะท้อนแสงหมดไป การกลับทิศทางของโพลาไรเซชันแบบวงกลมเมื่อสะท้อนและการกำจัดแสงสะท้อนในลักษณะนี้ สามารถสังเกตได้ง่ายๆ โดยการมองกระจกขณะสวมแว่นดูหนังสามมิติ ซึ่งใช้โพลาไรเซชันแบบวงกลมซ้ายและขวาในเลนส์ทั้งสองข้าง เมื่อปิดตาข้างหนึ่ง ตาอีกข้างจะเห็นภาพสะท้อนที่มองไม่เห็นตัวเอง เลนส์นั้นจะปรากฏเป็นสีดำ อย่างไรก็ตาม เลนส์อีกข้าง (ของตาที่ปิดอยู่) จะมีโพลาไรเซชันแบบวงกลมที่ถูกต้อง ทำให้ตาที่ปิดอยู่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนด้วยตาที่เปิดอยู่

เสาอากาศวิทยุ (และไมโครเวฟ) ทั้งหมดที่ใช้ในการส่งหรือรับสัญญาณนั้นมีลักษณะเป็นโพลาไรซ์โดยธรรมชาติ พวกมันส่งสัญญาณใน (หรือรับสัญญาณจาก) โพลาไรซ์เฉพาะ โดยไม่ไวต่อโพลาไรซ์ตรงข้ามเลย ในบางกรณี โพลาไรซ์นั้นขึ้นอยู่กับทิศทาง เสาอากาศส่วนใหญ่มีโพลาไรซ์เชิงเส้น แต่โพลาไรซ์แบบวงรีและแบบวงกลมก็เป็นไปได้ ในกรณีของโพลาไรซ์เชิงเส้น การกรองแบบเดียวกับที่อธิบายไว้ข้างต้นนั้นเป็นไปได้ ในกรณีของโพลาไรซ์แบบวงรี (โพลาไรซ์แบบวงกลมในความเป็นจริงเป็นเพียงโพลาไรซ์แบบวงรีชนิดหนึ่งที่ความยาวของปัจจัยความยืดหยุ่นทั้งสองเท่ากัน) การกรองมุมเดียว (เช่น 90°) จะแทบไม่มีผลกระทบใดๆ เนื่องจากคลื่นสามารถอยู่ในมุมใดก็ได้จาก 360 องศา

เสาอากาศส่วนใหญ่มีการโพลาไรซ์เชิงเส้น อันที่จริงแล้ว จากการพิจารณาสมมาตร จะเห็นได้ว่าเสาอากาศที่วางตัวอยู่ในระนาบเดียวกันกับผู้สังเกตการณ์ จะ มีการโพลาไรซ์ไปในทิศทางของระนาบนั้น เท่านั้นหลักการนี้ใช้ได้กับหลายกรณี ทำให้สามารถอนุมานการโพลาไรซ์ของเสาอากาศดังกล่าวในทิศทางการแพร่กระจายที่ต้องการได้ง่าย ดังนั้น เสาอากาศYagiหรือเสาอากาศแบบ log-periodic บนหลังคา ที่มีตัวนำแนวนอน เมื่อมองจากสถานีที่สองไปยังเส้นขอบฟ้า จะมีการโพลาไรซ์ในแนวนอนอย่างแน่นอน แต่เสาอากาศแบบ " whip antenna " แนวตั้ง หรือหอส่งสัญญาณวิทยุ AM ที่ใช้เป็นองค์ประกอบเสาอากาศ (อีกครั้ง สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ห่างจากเสาอากาศในแนวนอน) จะส่งสัญญาณในโพลาไรซ์แนวตั้ง เช่นเดียวกัน เสาอากาศแบบ turnstileที่มีแขนทั้งสี่อยู่ในระนาบแนวนอน จะส่งรังสีโพลาไรซ์แนวนอนไปยังเส้นขอบฟ้า อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้เสาอากาศ turnstile เดียวกันนั้นใน "โหมดแกน" (ขึ้นด้านบน สำหรับโครงสร้างที่วางตัวในแนวนอนเช่นเดียวกัน) รังสีของมันจะมีการโพลาไรซ์แบบวงกลม ที่ระดับความสูงปานกลาง รังสีจะมีการโพลาไรซ์แบบวงรี

การโพลาไรเซชันมีความสำคัญในการสื่อสารทางวิทยุ เพราะตัวอย่างเช่น หากพยายามใช้เสาอากาศแบบโพลาไรซ์แนวนอนเพื่อรับสัญญาณแบบโพลาไรซ์แนวตั้ง ความแรงของสัญญาณจะลดลงอย่างมาก (หรือภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมอย่างดี อาจลดลงจนเหลือศูนย์) หลักการนี้ถูกนำมาใช้ในโทรทัศน์ดาวเทียมเพื่อเพิ่มความจุของช่องสัญญาณเป็นสองเท่าในย่านความถี่คงที่ ช่องความถี่เดียวกันสามารถใช้สำหรับสัญญาณสองสัญญาณที่ออกอากาศในโพลาไรเซชันตรงข้ามกันได้ โดยการปรับเสาอากาศรับสัญญาณให้เข้ากับโพลาไรเซชันใดโพลาไรเซชันหนึ่ง ก็สามารถเลือกรับสัญญาณใดสัญญาณหนึ่งได้โดยไม่มีการรบกวนจากอีกสัญญาณหนึ่ง

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการมีอยู่ของพื้นดินทำให้เกิดความแตกต่างในการแพร่กระจาย (และรวมถึงการสะท้อนที่ทำให้เกิดภาพซ้อน ในทีวี ) ระหว่างโพลาไรเซชันแนวนอนและแนวตั้ง วิทยุ AM และ FM มักใช้โพลาไรเซชันแนวตั้ง ในขณะที่โทรทัศน์ใช้โพลาไรเซชันแนวนอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความถี่ต่ำ จะหลีกเลี่ยงการใช้โพลาไรเซชันแนวนอน นั่นเป็นเพราะเฟสของคลื่นโพลาไรซ์แนวนอนจะกลับด้านเมื่อสะท้อนจากพื้นดิน สถานีที่อยู่ไกลออกไปในทิศทางแนวนอนจะได้รับทั้งคลื่นตรงและคลื่นสะท้อน ซึ่งมีแนวโน้มที่จะหักล้างกัน ปัญหานี้สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยโพลาไรเซชันแนวตั้ง โพลาไรเซชันยังมีความสำคัญในการส่ง พัลส์ เรดาร์และการรับสัญญาณสะท้อนเรดาร์โดยเสาอากาศเดียวกันหรือต่างกัน ตัวอย่างเช่น การกระเจิงย้อนกลับของพัลส์เรดาร์โดยหยาดฝนสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยใช้โพลาไรเซชันแบบวงกลม เช่นเดียวกับการสะท้อนแบบกระจกของแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมที่กลับทิศทางของโพลาไรเซชัน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น หลักการเดียวกันนี้ใช้กับการกระเจิงโดยวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นมาก เช่น หยาดฝน ในทางกลับกัน การสะท้อนของคลื่นนั้นโดยวัตถุโลหะที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ (เช่น เครื่องบิน) โดยทั่วไปจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรเซชันและการรับคลื่นสะท้อนกลับ (บางส่วน) โดยเสาอากาศเดียวกัน

ผลกระทบของอิเล็กตรอนอิสระในชั้นบรรยากาศ ไอโอโนสเฟียร์ ร่วมกับสนามแม่เหล็กโลกทำให้เกิดการหมุนฟาราเดย์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การหักเหแบบวงกลมชนิดหนึ่ง กลไกนี้เป็นกลไกเดียวกันกับที่สามารถหมุนแกนของการโพลาไรซ์เชิงเส้นโดยอิเล็กตรอนในอวกาศระหว่างดาวฤกษ์ดังที่กล่าวไว้ด้านล่างขนาดของการหมุนฟาราเดย์ที่เกิดจากพลาสมาดังกล่าวจะถูกขยายให้ใหญ่ขึ้นอย่างมากที่ความถี่ต่ำ ดังนั้นที่ความถี่ไมโครเวฟสูงที่ใช้โดยดาวเทียม ผลกระทบจึงมีน้อย อย่างไรก็ตาม การส่งสัญญาณ คลื่นขนาดกลางหรือคลื่นสั้นที่ได้รับหลังจากการหักเหโดยชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะได้รับผลกระทบอย่างมาก เนื่องจากเส้นทางของคลื่นผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และเวกเตอร์สนามแม่เหล็กโลกตามเส้นทางดังกล่าวค่อนข้างคาดเดาได้ยาก คลื่นที่ส่งผ่านด้วยการโพลาไรซ์แนวตั้ง (หรือแนวนอน) โดยทั่วไปจะมีการโพลาไรซ์ในทิศทางใดทิศทางหนึ่งที่ตัวรับสัญญาณ

สัตว์หลายชนิดสามารถรับรู้ส่วนประกอบบางอย่างของการโพลาไรซ์ของแสงได้ เช่น แสงโพลาไรซ์เชิงเส้นในแนวนอน โดยทั่วไปจะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการนำทาง เนื่องจากแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นของแสงท้องฟ้าจะตั้งฉากกับทิศทางของดวงอาทิตย์เสมอ ความสามารถนี้พบได้ทั่วไปในแมลงรวมถึงผึ้งซึ่งใช้ข้อมูลนี้ในการกำหนดทิศทางการเต้นรำเพื่อการสื่อสารของพวกมัน[ 38 ^{] : 102–103ความ} ไวต่อการโพ ลาไรซ์ยังพบในปลาหมึกยักษ์ปลาหมึกกระดองปลาหมึกกระดองและกุ้งแมนติส [ ^{38 ] : 111–112} ในกรณีหลังนี้ ปลาหมึกชนิดหนึ่งGonodactylus smithiiวัดส่วนประกอบตั้งฉากทั้งหกส่วนของการโพลาไรซ์ และเชื่อว่ามีการมองเห็นโพลาไรซ์ที่ดีที่สุด^{[ 39 ]}ลวดลายบนผิวหนังที่มีสีสันสดใสและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของปลาหมึกกระดอง ซึ่งใช้ในการสื่อสาร ยังรวมถึงรูปแบบการโพลาไรซ์ด้วย และกุ้งแมนติสเป็นที่ทราบกันว่ามีเนื้อเยื่อสะท้อนแสงที่เลือกโพลาไรซ์ได้ เชื่อกันว่า นกพิราบสามารถรับรู้การโพลาไรซ์ของท้องฟ้าได้ซึ่งถือเป็นหนึ่งในสิ่งที่ช่วยในการกลับรัง ของพวกมัน แต่การวิจัยชี้ให้เห็นว่านี่เป็นความเชื่อผิดๆ^{[ 40 ]}

ตาเปล่า ของมนุษย์ มีความไวต่อการโพลาไรซ์น้อยมาก โดยไม่จำเป็นต้องมีตัวกรองใดๆ แสงโพลาไรซ์สร้างรูปแบบที่จางมากใกล้กับศูนย์กลางของสนามการมองเห็น เรียกว่าแปรงของไฮดิงเกอร์รูปแบบนี้มองเห็นได้ยากมาก แต่ด้วยการฝึกฝน เราสามารถเรียนรู้ที่จะตรวจจับแสงโพลาไรซ์ด้วยตาเปล่าได้^{[ 38 ] : 118}

เป็นที่ทราบกันดีว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีโมเมนตัม เชิงเส้น ในทิศทางการแพร่กระจาย นอกจากนี้ แสงยังมีโมเมนตัมเชิงมุมหากมีการโพลาไรซ์แบบวงกลม (หรือบางส่วน) เมื่อเปรียบเทียบกับความถี่ต่ำ เช่น ไมโครเวฟ ปริมาณโมเมนตัมเชิงมุมในแสงแม้แต่การโพลาไรซ์แบบวงกลมบริสุทธิ์ เมื่อเทียบกับโมเมนตัมเชิงเส้น (หรือแรงดันรังสี ) ของคลื่นเดียวกันนั้น มีขนาดเล็กมากและยากที่จะวัดได้ อย่างไรก็ตาม มีการนำไปใช้ในการทดลองเพื่อให้ได้ความเร็วถึง 600 ล้านรอบต่อนาที^{[ 41 ] [ 42 ]}

• การบรรยายของเฟย์นแมนเกี่ยวกับโพลาไรเซชัน
• แกลเลอรีภาพดิจิทัลแสงโพลาไรซ์ : ภาพจุลภาคที่สร้างขึ้นโดยใช้เอฟเฟกต์โพลาไรซ์
• MathPages: ความสัมพันธ์ระหว่างสปินของโฟตอนและโพลาไรเซชัน
• กล้องจุลทรรศน์โพลาไรเซชันเสมือนจริง
• มุมโพลาไรเซชันในจานรับสัญญาณดาวเทียม
• การแสดงออกทางโมเลกุล: วิทยาศาสตร์ ทัศนศาสตร์ และคุณ — การโพลาไรซ์ของแสง : บทเรียน Java แบบโต้ตอบ
• การโพลาไรซ์ของเสาอากาศ
• ภาพเคลื่อนไหวแสดงการโพลาไรซ์แบบเส้นตรง วงกลม และวงรี บน YouTube