在方解石等晶体中，存在着一个特殊方向，当光沿这一方向传播时不发生双折射现象，这个特殊方向称为晶体的光轴。光轴是表示晶体内一个方向，凡是与该方向平行的直线都是光轴。只有一个光轴的晶体称为单轴晶体。此外，像云母和硫黄等晶体，有两个光轴，这些晶体称双轴晶体。本章只讨论单轴晶体。

图3-12 方解石晶体的光轴

方解石晶体属于六角晶系，其外形为斜平行六面体，在A和B两个顶角处，三个面角均为102°(图3-12)，其他六个顶角的三个面角均为一个102°的钝角和两个78°的锐角。连接A和B的对角线就是方解石的光轴。

由晶体光轴和任意一条已知光线构成的平面称主截面。如果用偏振片来检查图3-11中两条折射光束，将会发现它们都是线偏振光，其中o光的振动方向垂直于自己的主截面，而e光的振动方何平行于自己的主截面。通常，o光和e光的主截面并不重合，两主截面之间有一很小的夹角，因而o光与e光的振动方向并不完全相互垂直。只有当晶体光轴平行于入射面时，o光和e光的主截面才重合，此时o光与e光的振动方向相互垂直。