Волновая пластина (волновая пластинка, фазовая пластинка) — оптический элемент, изменяющий поляризацию электромагнитной волны. На практике часто пользуются полуволновой пластинкой, изменяющей ориентацию линейной поляризации и четвертьволновой пластинкой, которая изменяет линейную поляризацию на круговую или наоборот.
Волновые пластинки изготавливаются из кристаллических материалов с двойным лучепреломлением, такими как кварц, слюда, в которых скорость распространения электромагнитной волны зависит от поляризации и направления относительно кристаллографических осей. Поведение волновой пластинки (например, является ли она полуволновой или четвертьволновой) зависит от толщины кристалла, длины волны и изменения показателя преломления. Подбирая нужное соотношение между этими параметрами, можно контролировать фазовый сдвиг между двумя поляризациями волны и, как следствие, изменять поляризацию луча света на выходе[1].
Волновая пластинка работает, по принципу изменения разности фаз между перпендикулярными поляризациями световой волны в прозрачной среде. Обычно это просто кристалл с двулучепреломлением тщательно подобранной ориентации и толщины. Из одноосного кристалла вырезают пластину, ориентированную так, чтобы его оптическая ось была параллельной поверхности. Как следствие в плоскости разреза образуются две оси: обычная ось с показателем преломления no и необычная ось с показателем преломления ne. Обычная ось перпендикулярна оптической оси, а необычная — параллельна. При нормальном падении света на пластинку, когда его компонента, поляризованная вдоль обычной оси, распространяется в кристалле со скоростью vo = c/no, а компонента, поляризованная вдоль необычной оси, имеет скорость распространения ve = c/ne. На выходе из кристалла возникает разность фаз между этими компонентами. Когда ne < no, как в кальците, необычную ось называют быстрой, а обычную — медленной. Для ne > no ситуация обратная.
В зависимости от толщины кристалла свет с поляризационными компонентами вдоль разных осей выйдет из него в разных состояниях. Волновую пластинку характеризуют разностью фаз Γ между двумя компонентами, определяемой параметром Δn двойного лучепреломления и толщиной кристалла L по формуле
Волновые пластинки, как и поляризаторы, можно описать с помощью формализма Джонса, использующих представление поляризованного состояния света в виде матриц.