1. 편광기 (Polarizer)
빛을 특정 편광상태를 가지게 해 주는 소자를 편광기라고 한다. 일반적으로 통과 후 선형편광이 되는 선형편광기를 많이 사용하나, 경우에 따라 원형편광기나 타원형 편광기도 사용한다. 편광기를 만드는 원리는 빛의 편광에 따른 비대칭성을 이용해 서로 다른 편광을 가진 빛을 분리하는 것인데, 기본적 원리는 반사, 산란, 흡수, 복굴절이다.
편광기를 통과할 때 빛의 세기는 어떻게 변할까? 편광기는 전기장의 성분 중 편광축과 평행한 성분만 통과시킨다. 전기장의 세기는 전기장의 제곱이므로, 통과한 선형 편광된 빛도 편광축 성분의 제곱이다.
$$ I(\theta) = \frac{c\epsilon_0}{2}E_{01}^2 cos^2 \theta $$
최대 세기$I(0) = c\epsilon_0 E_{01}^{2}/2$ 일 때 위 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.
$$ I(\theta) = I(0)cos^2 \theta $$
이를 Malus' law (말루스 법칙)라고 한다. 예를 들어보자, 자연 편광된 빛이 최초 $I_0$의 세기를 가지고 편광기를 하나 통과하면, $\frac{1}{2} I_0 cos^2\theta $로 변한다. 이 때 만약 수직으로 편광기가 설치되어 있다면, $cos90^{circ}=0$이 되어 아무런 빛도 통과하지 못하게 된다. 편광기를 두 개 연속으로 사용한다면, 뒤에 있는 편광기를 특별히 검광기 (Analyzer)라고 부르기도 한다.
2. 이색성 (Dichroism)
이색성은 입사하는 빛의 편광에 따라 물질 내 빛의 흡수가 달라지는 것을 말한다. 보통 한 편광 방향으로 흡수가 크고, 다른 축 방향의 편광은 흡수가 거의 일어나지 않고 투과한다. 전자레인지의 마이크로파와 같은 긴 파장의 편광을 결하는데 유용하다.
위 그림과 같이 전도가 좋은 철사를 격자형태로 평행하게 늘어놓은 편광기를 철사격자 편광기라고 한다. 철사의 길이 방향성분은 전부 흡수가 되고, 수직한 편광만 통과한다. 이런 철사격자 편광기는 특히 높은 온도에서 유용한데, 상업적으로는 전자레인지에서 쓰이고 있다.
이색성을 찾을 수 있는 또 다른 대표적인 예로는 전기석(토르말린)이 있다. 전기석은 원자적 구조에 의해 광축을 가지고 있어서 입사하는 광의 편광 상태에 따라 투과하는 빛의 색깔이 달라지는 결정이다. 광축에 수직한 파장의 빛은 전부 강하게 흡수된다. 이런 결정들을 이색성 결정(dichroic crystal)이라고 한다. 여기서 이색(dichroic)이란, 말 그대로 두 가지 색을 의미한다. 편광에 따라 같은 파장의 빛이라도 결정 내 흡수가 달라지기 때문에 나타나는 현상이다.
