La luz es una onda de naturaleza electromagnética, formada por un campo eléctrico y otro magnético. Las componentes de ambos campos son perpendiculares entre sí, y perpendiculares a su vez a la dirección de propagación de la luz. El campo eléctrico es el responsable de la interacción óptica entre la luz y la materia. En la luz solar, y en la procedente de la mayoría de las fuentes artificiales de iluminación, el campo eléctrico vibra en todos los planos perpendiculares a su dirección de propagación.

Si se restringe la vibración de la luz a un único plano, se dice que la luz está polarizada. El ojo humano es incapaz de distinguir la luz polarizada de la que no lo está, únicamente se detecta un ligero cambio en la intensidad y el color. Por ejemplo, se produce una reducción del deslumbramiento que se origina cuando la luz incide sobre superficies con elevada reflexión (agua, nieve, vidrios y carrocería de automóviles,…). Dichas superficies polarizan un porcentaje elevado de la luz que reciben en un plano paralelo a ellas. Si se elimina la componente polarizada de la luz reflejada, se mitiga en gran medida el deslumbramiento. Éste es el fundamento de las conocidas como gafas polarizadas.

Para polarizar la luz basta con colocar delante del emisor luminoso un filtro, denominado polarizador, que permita la vibración del campo eléctrico en un único plano (véase la siguiente figura). Si tras este polarizador se coloca otro girado 90º con respecto al primero, se impide el paso del campo eléctrico de la luz; es decir, la luz se elimina. Al segundo polarizador se le suele denominar analizador.

La orientación relativa entre analizador y polarizador determina la cantidad de luz que atraviesa el conjunto.

En microscopía el polarizador se coloca entre la fuente de luz y el objetivo, mientras que el analizador se sitúa tras dicha lente. Normalmente el polarizador está fijo, y el analizador tiene posibilidad de ser girado. Con esta disposición, la muestra es iluminada con luz polarizada, gracias al polarizador. La intensidad de la imagen observada por el usuario viene determinada por la posición relativa del analizador.

El uso de luz polarizada en microscopía óptica se fundamenta en la capacidad que tienen las fases ópticamente anisótropas de reflejar la luz polarizada rotando el plano de polarización. Si se ilumina con luz polarizada una fase ópticamente isótropa (cualquier fase con estructura cristalina cúbica), la reflexión producida también estará polarizada en el mismo plano que la luz incidente. Si el analizador se coloca perpendicularmente al polarizador, el usuario no observará nada, la imagen se extingue. Con la misma posición a 90º entre polarizador y analizador, una fase anisótropa sí sería visible para el usuario, ya que el giro que produce en el plano de polarización hace que dicho plano ya no sea perpendicular al analizador. En consecuencia, se produce una disminución en la intensidad de la luz observada, pero no la extinción de ésta. Por tanto, este modo de observación puede emplearse para destacar, y así poder identificar, fases anisótropas presentes en la muestra.

Muestra de material (escoria procedente de la fabricación de acero) observado con campo claro (izq.) y luz polarizada (dcha.). La observación con luz polarizada revela la presencia de una matriz isótropa sobre la que se distribuye una fase anisótropa.

Cuando se ilumina con luz polarizada un material anisótropo como el Ti, y se sitúa el analizador a 90º, cada grano del material se observa con diferente color e intensidad, dependiendo de cual sea su orientación con respecto al haz de luz incidente. Durante un giro completo del analizador, los granos cambian de intensidad, pasando de estar muy iluminados, a extinguirse totalmente. Durante este giro también se observan cambios de color. Además de para obtener imágenes vistosas, la luz polarizada permite revelar la estructura de granos en materiales anisótropos, con la ventaja de que no es necesario atacar las muestras para observarlas con esta técnica.

Por último, y como curiosidad, comentar que el uso de filtros polarizadores se ha extendido a multitud de aplicaciones gracias a que Edwin Land ($enlace a su página) descubrió el modo de fabricarlos abaratando notablemente su coste. Hoy en día estos filtros se emplean no sólo en aplicaciones sofisticadas como la microscopía, sino también en objetos más cotidianos como filtros fotográficos y gafas de sol, para evitar los deslumbramientos. De hecho, una de sus primeras aplicaciones fue en los faros de los automóviles, ya que la luz procedente de ellos deslumbraba tanto que los atropellos de peatones, por esta causa, eran muy frecuentes en aquella época. Para la comercialización de sus filtros, Edwin Land fundó su empresa más potente, la Polaroid (no hace falta comentar de dónde deriva su nombre), aunque este nombre y su fundador se asocian mundialmente a otro de sus inventos más famosos, la cámara de fotos instantánea (conocida simplemente como cámara Polaroid).