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偏光分光法は、光の偏光特性(可視光に限らず、紫外線、X線、赤外線、あるいはその他の電磁波の周波数範囲)に基づいた分光技術の集合体です。光の偏光特性を分析することで、光を放出した媒体(あるいは光が通過・散乱する媒体)について判断を下すことができます。また、偏光光源を用いて媒体をプローブすることも可能です。この場合、入射光と比較した光の偏光の変化から、媒体の特性を推測することができます。
一般的に、媒質中のあらゆる異方性は、偏光に何らかの変化をもたらします。このような異方性は、媒質固有のもの(例えば、結晶性物質の場合)である場合もあれば、外部から加えられるもの(例えば、プラズマ中の磁場や別のレーザービームの存在)である場合もあります。