晶体介质的折射率与光波的偏振方向有关，是各向异性的。科学家早就发现，一束入射光波在方解石（碳酸钙晶体）中分解成两束偏振方向互相垂直、折射角不同的光波。这种现象称为双折射。在各种晶体中普遍存在双折射现象。

产生双折射现象的原因是，一条光线射到冰洲石上，会在冰洲石内产生两条折射光线，如图所示。自然界的晶体大多数都不同程度地产生双折射，只是不及冰洲石那样显著，因而不容易观察到。

永久双折射

各向异性透明晶体如方解石、石英等的折射率，是其固有的特性，称为永久双折射。

暂时双折射

有些物质（如玻璃、塑料、环氧树脂）通常是不发生双折射的，但当它们内部有应力时就会出现双折射现象。还有些不发生双折射的物质（如硝基苯、钛酸钡），在电场的作用下会出现双折射，这种现象称为暂时双折射或人工双折射。