所謂光的偏振，是指在光的傳播過程中其能量分佈的偏向性。光是一種橫波，其能量分佈於傳播方向的橫截面上，而能量是如何分佈的就是偏振所要描述的問題。對於完全偏振光，能量在此平面內的分佈是確定的，有固定的方向性。自然光在能量分佈上是沒有任何方向的，是完全隨機的。我們日常所見到的絕大部分光是介於這兩個狀態之間的，其能量分佈既有一定的隨機性也有一定的偏向性。

根據偏振狀態分為 非偏振光(自然光) 完全偏振光 部分偏振光

自然光(非偏振光)：振動面在空間各個方向高速隨機變化

從自然光中提取偏振光

部分偏振光：完全偏振光和自然光為兩種極端情形，可以看作自然光和線偏振光的組合，也可以分解為兩束振動方向垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光
完全偏振光：光向量只在一個固定平面內沿單一方向振動

馬呂斯定律

自然強度為I0的線偏振光，透過偏振片後透射光的強度為

其中，a為偏振片偏振角度和入射線偏振光的夾角
當 a=0時，線偏振光完全透過
當 a=90時，線偏振光完全被消除—消光

線偏振光偏振態：偏振強度和偏振角度

當線偏振光經過被測物後，前景和背景不同的位置會導致線偏光的偏振態不同，對於偏振相機的某個角度sensor接收的光強會不同
斯托克斯(Stokes)向量法

任何一束偏振光的偏振特性(偏振強度和偏振角度)均可用以下公式表示：偏振強度AoP，偏振角度DoLP，

偏振消光比

偏振消光比是沿偏振主態方向分解的兩個正交偏振分量之間的比例關係，單位是dB。100:1意味著20dB，10000:1意味著40dB。對於起偏器來說，消光比越高，將輸入光變為線偏振光的能力就越強。對於光源來說，消光比越高輸出光就會越接近於線偏振光。理論上線偏光的能量完全集中於一個方向上，消光比無窮大；圓偏光的能量平均分佈於兩正交方向上，消光比為0；橢圓偏振光，消光比介於0和無窮之間；由於各軸上的能量都相等，非偏振光的消光比為0。實際上，40dB消光比已經相當高了，低偏光源的消光比一般小於0.5dB