La polarisation d'une onde électromagnétique résulte du fait que cette onde est une onde transversale à deux dimensions.

On considère une onde plane sinusoïdale progressive qui se propage selon Ox.
Le champ électrique est: :  E = A.sin ω(t ± x / c) .
Avec un dispositif idoine — une lame quart d'onde en optique — on décompose cette rectiligne en deux rectilignes perpendiculaires de même amplitude déphasées de ±90°.
Pour la première on a : Ey = A.sin ω(t ± x / c)  et Ez = 0.
Pour la seconde on a : Ez = −A.cos ω(t ± x / c)  et Ey = 0.
La somme de ces deux rectilignes est une vibration circulaire.
Par convention, la vibration est "gauche" si le vecteur champ électrique tourne dans le sens direct et "droite" dans le cas inverse.
La superposition de deux vibrations circulaires de même amplitude et de sens contraires donne une rectiligne.

Dans le cas d'une onde polarisée circulairement, en un point donné dans l'espace le vecteur un champ électrique, décrit un cercle en fonction du temps. A un instant donné le vecteur champ électrique de l'onde décrit un mouvement hélicoïdal dont l'axe est la direction de propagation.

Le champ électrique est représenté par les traits rouges. Pour ne pas alourdir la figure, le champ magnétique n'a pas été tracé.
Le trait bleu correspond à la projection de E dans le plan yOz.
Pour modifier l'angle d'observation, cliquez sur le bouton gauche de la souris puis glissez le curseur de la souris dans le cadre.
Une case à cocher permet de d'observer normalement au plan yOz.