miniatura|Un esquema d'un polarímetre on hi ha representats el polaritzador (P) i l'analitzador (A). La llum viatja d'esquerra a dreta. Un polaritzador o un filtre polaritzador és un component dels polarímetres que produeix llum polaritzada i l'envia a l'analitzador a través d'un líquid òpticament actiu o d'una dissolució d'una substància òpticament activa. Hi ha diferents dispositius polaritzadors com ara el prisma de Nicol o turmalina i filtres polaritzadors com la pel·lícula polaroide, etc.
Principi de funcionament miniatura|Polarització electromagnètica per absorció selectiva. La llum és una radiació electromagnètica transversal, és a dir, l'oscil·lació del camp electromagnètic és perpendicular a la seva propagació. En general, fonts lluminoses convencionals, com el Sol, emeten llum amb camps elèctrics en qualsevol direcció a la direcció de propagació (però sempre perpendicular a aquesta). Però per diferents mecanismes físics es pot filtrar una sola direcció d'oscil·lació, i llavors en aquest estat la llum passa a està polaritzada.
Llavors, la llum polaritzada és aquella que té una determinada direcció d'oscil·lació. Hi ha tres tipus de llum polaritzada: lineal, circular i el·líptica. Podem imaginar que el filtre polaritzador és com una reixeta que permet únicament el pas de la llum que oscil·la en el pla paral·lel al vector normal a la superfície de la reixa. La llum transmesa a l'altre costat del polaritzador es considera llum polaritzada. En realitat el filtre polaritzador comercial consisteix en una cadena de polímers estirada al màxim, de manera que les molècules actuen com una reixeta que absorbeix fortament un component polaritzat de llum i és molt transparent a l'altra component, com descriu la Llei de Malus.
Polaritzadors lineals Els polaritzadors lineals poden dividir-se en dues categories generals: els polaritzadors d'absorció, en què els estats de polarització no desitjats són absorbits pel dispositiu, i els polaritzadors de divisió del feix , en què el feix no polaritzat es divideix en dos feixos amb estats de polarització oposats. Els polaritzadors que mantenen els mateixos eixos de polarització amb diferents angles d'incidència solen anomenar-se polaritzadors cartesians, ja que els vectors de polarització poden descriure's amb un simple coordenades cartesianes (per exemple, horitzontal vs vertical) independentment de l'orientació de la superfície del polaritzador. Quan els dos estats de polarització són relatius a la direcció d'una superfície (normalment es troben amb la reflexió de Fresnel), se solen anomenar 's' i 'p'. Aquesta distinció entre la polarització cartesiana i la polarització s - p pot ser insignificant en molts casos, però arriba a ser significativa per aconseguir un alt contrast i amb àmplies dispersions angulars de la llum incident.
Polaritzadors absorbents Certs cristalls, a causa dels efectes descrits per l'òptica de vidres, presenten dicroisme, absorció preferent de la llum que es polaritza en determinades direccions. Per tant, es poden utilitzar com a polaritzadors lineals. El vidre més conegut d'aquest tipus és la turmalina. No obstant això, aquest vidre rares vegades s'utilitza com a polaritzador, ja que l'efecte dicroic depèn sobre manera de la longitud d'ona i el vidre apareix pintat. L'herapatita també és dicroica, i no està fortament acolorida, però és difícil de cultivar en vidres grans.
Un filtre polaritzador Polaroid funciona de forma similar a escala atòmica al polaritzador de reixeta. Originalment estava fet de vidres microscòpics d'herapatita. La seva forma actual de full H està feta de plàstic alcohol polivinílic (PVA) amb un dopatge de iode. L'estirament de la làmina durant la fabricació fa que les cadenes de PVA s'alineïn en una adreça determinada. Els electrons de valència del dopant de iode són capaços de moure's linealment al llarg de les cadenes de polímer, però no transversalment a elles. Per tant, la llum incident polaritzada en paral·lel a les cadenes és absorbida per la làmina; la llum polaritzada en perpendicular a les cadenes és transmesa. La durabilitat i practicitat del Polaroid fa que sigui el tipus de polaritzador més utilitzat, per exemple per ulleres de sol, filtre fotogràfic i pantalla de cristall líquid. També és molt més barat que altres tipus de polaritzadors.
Un tipus modern de polaritzador absorbent està fet de nanopartícules de plata allargades incrustades en fines plaques de vidre (≤0,5 mm). Aquests polaritzadors són més duradors i poden polaritzar la llum molt millor que la pel·lícula Polaroid de plàstic, aconseguint ràtios de polarització tan altes com 100.000:1 i una absorció de la llum correctament polaritzada tan baixa com l'1,5%. Aquest tipus de polaritzadors de vidre funcionen millor per a la llum infraroja de longitud d'ona curta, i s'utilitzen àmpliament en comunicacions per fibra òptica.
Polaritzadors divisors de feix Els polaritzadors divisors de feix divideixen el feix incident en dos feixos de diferent polarització lineal. Per a un divisor de feix polaritzat ideal, aquests estarien totalment polaritzats, amb polaritzacions ortogonals. No obstant això, a molts polaritzadors divisors de feix comuns, només un dels dos feixos de sortida està totalment polaritzat. L'altre conté una barreja d'estats de polarització.
A diferència dels polaritzadors absorbents, els polaritzadors divisors de feix no necessiten absorbir i dissipar l'energia de l'estat de polarització rebutjat, per la qual cosa són més adequats per al seu ús amb feixos d'alta intensitat, com la llum làser. Els divisors de feix de polarització real també són útils quan els dos components de polarització han de ser analitzats o utilitzats simultàniament.
Polarització per reflexió de Fresnel miniatura|350px|Una pila de plaques a angle de Brewster respecte a un raig reflecteix una fracció de la llum polaritzada s a cada superfície, deixant un raig polaritzat p. La polarització completa a l'angle de Brewster requereix moltes més plaques que les mostrades. Les fletxes indiquen la direcció del camp elèctric, no del camp magnètic, que és perpendicular al camp elèctric. Quan la llum es reflecteix (per reflexió de Fresnel) en un angle des d'una interfície entre dos materials transparents, la reflectivitat és diferent per a la llum polaritzada al pla d'incidència i la llum polaritzada perpendicularment a ell. La llum polaritzada al pla es diu que és polaritzada p, mentre que la polaritzada perpendicularment és polaritzada s. En un angle especial conegut com a angle de Brewster, cap llum polaritzada p es reflecteix des de la superfície, per la qual cosa tota la llum reflectida ha de ser polaritzada s, amb un camp elèctric perpendicular al plànol d'incidència.
Es pot fabricar un polaritzador lineal simple inclinant una pila de plaques de vidre a l'angle de Brewster respecte al raig. Una part de la llum polaritzada a s es reflecteix a cada superfície de cada placa. Per a una pila de plaques, cada reflexió esgota el feix incident de llum polaritzada 's', deixant una major fracció de llum polaritzada p al feix transmès a cada etapa. Per a la llum visible en aire i un vidre típic, l'angle de Brewster és uns 57°, i aproximadament el 16% de la llum polaritzada s de l'anvers és reflectida en cada transició aire-vidre o vidre-aire. Cal moltes plaques per aconseguir encara una polarització mediocre del feix transmès utilitzant aquest mètode. Per a una pila de 10 plaques (20 reflexions), un 3% (= (1 − 0.16)20) de la llum polaritzada s és transmesa. El feix reflectit, si bé plenament polaritzat, es dissemina i pot no ser gaire útil.
Es pot obtenir un feix polaritzat més útil inclinant la pila de plaques en un angle més pronunciat respecte del feix incident. Contràriament a la intuïció, l'ús d'angles incidents més grans que l'angle de Brewster produeix un grau més alt de polarització del feix "transmès", a costa d'una transmissió global reduïda. Per a angles d'incidència superiors a 80°, la polarització de l'anvers transmès es pot acostar al 100% amb només quatre plaques, encara que la intensitat transmesa és molt baixa en aquest cas.Collett, Edward. Field Guide to Polarization, SPIE Field Guides vol. FG05, SPIE (2005) . Si s'hi afegeixen més plaques i es redueix l'angle s'obté un millor compromís entre transmissió i el grau de polarització que s'aconsegueix.
Com que els seus vectors de polarització depenen de l'angle d'incidència, els polaritzadors basats en la reflexió de Fresnel tendeixen intrínsecament a produir una polarització s - p en lloc d'una polarització cartesiana, cosa que en limita l'ús en algunes aplicacions.
Polaritzadors birefringents Altres polaritzadors lineals exploten les propietats de birefringència birefringent de vidres com el quars i la calcita. En aquests vidres, un feix de llum no polaritzada que incideix en la seva superfície es divideix per refracció en dos raigs. La llei de Snell és vàlida per a ambdós raigs, l′“ordinari” o “o”, i l′”extraordinari” o “e”, i cadascun té un índex de refracció diferent (el que s'anomena doble refracció). En general, els dos raigs estaran a diferents estats de polarització, encara que no en estats de polarització lineal, excepte per a certes direccions de propagació relatives a l'eix del vidre. derecha|miniatura|Un prisma de Nicol. Un prisma de Nicol va ser un primer tipus de polaritzador birefringent, que consisteix en un cristall de calcita que ha estat dividit i unit de nou amb bàlsam del Canadà. El vidre està tallat de manera que els raigs o i e estan en estats de polarització lineal ortogonals. La reflexió total interna del raig "o" es produeix a la interfície del bàlsam, ja que l'índex de refracció de la calcita és més gran que el del bàlsam, i el raig es desvia cap al costat del vidre. El raig e, que veu un índex de refracció menor a la calcita, es transmet a través de la interfície sense desviar-se. Els prismes de Nicol produeixen una llum polaritzada de gran puresa, i van ser molt utilitzats en microscòpia, encara que en l'ús modern han estat substituïts majoritàriament per alternatives com el prisma de Glan-Thompson, el prisma de Glan-Foucault i el prisma de Glan-Taylor. Aquests prismes no són veritables divisors de feix polaritzants, ja que només el feix transmès està totalment polaritzat. miniatura|Un prisma de Wollaston. Un prisma de Wollaston és un altre polaritzador birefringent que consisteix en dos prismes triangulars de calcita amb eixos cristal·lins ortogonals que estan cimentats. A la interfície interna, un raig no polaritzat es divideix en dos raigs polaritzats linealment que surten del prisma amb un angle de divergència de 15°-45°. Els prismes Rochon i Sénarmont són similars, però utilitzen diferents orientacions dels eixos òptics en els dos prismes. El prisma de Sénarmont està espaiat per l'aire, a diferència dels prismes de Wollaston i Rochon. Aquests prismes realment divideixen el feix en dos feixos totalment polaritzats amb polaritzacions perpendiculars. El prisma Nomarski és una variant del prisma de Wollaston, que s'utilitza àmpliament en la microscòpia de contrast d'interferència diferencial.
Polaritzadors de pel·lícula prima Els polaritzadors lineals de pel·lícula prima (també coneguts com a TFPN) són substrats de vidre sobre els quals s'aplica un revestiment òptic especial. Les reflexions de l'angle de Brewster o els efectes d'interferència a la pel·lícula fan que actuïn com a polaritzadors de divisió del feix. El substrat de la pel·lícula pot ser una placa, que s'insereix a l'anvers en un angle determinat, o una falca de vidre que es cimenta a una segona falca per formar un cub amb la pel·lícula tallant en diagonal a través del centre (una forma d'això és el molt comú cub de MacNeillePatent dels EUA nombre = 2.403.731, 4 juny 1946, inventor = Stephen M. MacNeille, Beam splitter).