Il concetto di polarizzazione è associato a tutte le onde trasversali,
quelle cioè che oscillano in direzione non coincidente con quella di propagazione.
Non si può dunque parlare di polarizzazione per le onde acustiche, che
sono onde di pressione, mentre è possibile, per esempio, per le onde elettromagnetiche
(alle quali credo tu ti riferissi nella formulazione della domanda), nelle
quali i campi elettrico e magnetico (nel vuoto) oscillano ortogonalmente
alla direzione di propagazione.
Se non sei familiare con la trattazione dei campi, tenterò di dartene
un’idea: l’onda e.m. è costituita da un campo elettrico ed uno magnetico
accoppiati, i quali vengono descritti in ogni punto dello spazio ed in
ogni istante di tempo da un vettore, che ne indica intensità, direzione
e verso. In particolare, se si considera un’onda che si propaga nello
spazio vuoto, le equazioni che descrivono questi due campi mostrano che
essi si presentano sempre con direzione tra loro ortogonale e con intensità
tra loro proporzionale, per cui è sufficiente descrivere uno dei due per
definire compiutamente l’intero fenomeno; per convenzione si descrive
il campo elettrico. In ogni istante di tempo (prendendo cioè un'”istantanea”
del campo), percorrendo lo spazio nella direzione di propagazione dell’onda,
si incontrano zone in cui l’intensità del campo elettrico varia come una
funzione oscillante sinusoidale; la stessa funzione si incontra a descrivere
il medesimo campo se si resta fermi in un punto e si lascia scorrere il
tempo.
Ora, questa descrizione non è completamente esaustiva, in quanto, pur
essendo noti l’intensità del campo in ogni punto ed in ogni istante e
pur sapendo che esso è ortogonale alla direzione di propagazione, resta
da definire la direzione esatta del vettore “campo elettrico”, tra le
infinite possibili. Il piano sul quale il vettore giace è detto “piano
di polarizzazione”, e la direzione del vettore è chiamata “polarizzazione”.
E’ possibile che, restando fermi in un punto, si osservi che il piano
di polarizzazione dell’onda rimanga costante nel tempo, ovvero che il
campo elettrico vari di intensità (sinusoidalmente) ma mantenendo sempre
la stessa direzione, nel qual caso la polarizzazione dell’onda è detta
piana, oppure si può riscontrare che questo piano ruoti, per cui si assiste
ad una polarizzazione circolare, o ancora possono aversi casi più complessi
(polarizzazione ellittica, ecc…)
Quanto detto finora può sembrare solo una complicata descrizione matematica
di un fenomeno fisico, invece la polarizzazione ha importanti applicazioni.
Devi tenere presente che il campo elettrico descrive la capacità dell’onda
di spostare cariche elettriche (per es. gli elettroni in un materiale
conduttivo), dunque la polarizzazione esprime la direzione nella quale
queste cariche verranno spostate. Consideriamo allora un’antenna dipolare
(che non è altro che un bastone di metallo): essa sarà in grado di captare
un’onda elettromagnetica (un’onda radio) solo se orientata sul suo piano
di polarizzazione, perché solo in tal caso gli elettroni del metallo potranno
spostarsi lungo la struttura, inducendo un segnale nel cavo collegato
all’antenna. Questo permette per esempio di trasmettere due segnali radio
alla stessa frequenza senza che interferiscano tra loro, semplicemente
trasmettendoli con piani di polarizzazione ortogonali, in quanto sarà
sufficiente orientare diversamente l’antenna per captare l’uno o l’altro
(questa tecnica viene sfruttata nelle trasmissioni televisive satellitari,
anche se l’antenna ricevente, posta nel fuoco della parabola, non ha l’aspetto
di una bacchetta di metallo).
Oppure ancora, la luce visibile contiene generalmente pacchetti d’onda
con polarizzazioni orientate in modo casuale, però è possibile selezionare
solo quelli con polarizzazione voluta, servendosi di filtri polarizzatori,
i quali sono formati da depositi di molecole di aspetto allungato su un
supporto plastico trasparente; esse sono in grado di intercettare (come
minuscole antenne) solo le onde polarizzate nel verso lungo il quale sono
state disposte. Sovrapponendo due filtri disposti in modo ortogonale si
ha completo assorbimento della luce, mentre ruotandoli mutuamente si può
variare un flusso luminoso con continuità. Questi filtri si possono usare
anche in fotografia, per cancellare i riflessi sull’acqua; infatti quando
la luce incide su una superficie piana, tende ad esse riflessa maggiormente
(e a generare dunque i riflessi) quella avente polarizzazione parallela
alla superficie incidente, per cui un filtro polarizzatore la può eliminare.
Passando a questioni più tecniche, posso accennarti che la polarizzazione
del campo elettromagnetico è fondamentale in alcuni laser, nelle trasmissioni
in fibra ottica, nell’individuazione di intensi campi magnetici nello
spazio interstellare e per innumerevoli altre ragioni.