双折射和偏光化后分解形成的两种振动方向互相垂直且传播速度不等因而折射率也不同的
偏光的性质，称为矿物晶体的双折射性。造岩矿物、玉石矿物和宝石多数都是光性非均质体，双折射是所有非均质体具有的共同特征，而非均质体的许多光学性质都与双折射有关。
双折射现象的发现主要是
冰洲石下的双像。1669年，丹麦科学家巴塞林那斯首次发现。10年后，荷兰物理学家惠更斯给出解释：一束光进入冰洲石后分为两束，两束光传播方向不同。冰洲石越厚，两束光分得越开。这就是矿物晶体的双折射性。
当光线入射到矿物晶体之中时，一般都发生双折射现象，发生双折射和
偏光化，分解成两种振动方向互相垂直且传播速度不等的偏光：常光（ o 光），服从折射定律，沿各方向传播的o光速度、
折射率相同；异常光（e 光），不服从折射定律，沿各方向传播的光速度、折射率不同。晶体内存在着一个特殊方向，光沿这个方向传播时不产生双折射，即o光和e光重合，在该方向o光和e光的折射率相等，光的传播速度相等。这个特殊的方向称为晶体的光轴。光轴”不是指一条直线，而是强调其“方向”。
具有光学各向异性的天然晶体即为双折射晶体。光通过双折射晶体时，会发生双折射。双折射晶体中有一个（或两个）特殊的方向，当光沿着这个方向传播时，不发生双折射，这个方向称晶体的光轴。若晶体只有一个光轴，则这类晶体称单轴晶体，如方解石、石英、红宝石和冰等的晶体，它们属于六角、四方或三角晶系。若晶体有两个光轴方向，则这类晶体称双轴晶体，如云母、蓝宝石、橄榄石和硫磺等的晶体，它们属于正交、单斜或三斜晶系。当光入射某表面时，在双折射晶体内，表面的法线和光轴所构成的平面称该晶体的主截面。光在双折射晶体内传播时，o光光线与光轴所构成的平面称o光主平面，e光光线与光轴所构成的平面称e光主平面。o光的光矢量垂直于o光主平面振动，而e光的光矢量在e光主平面内振动。在单轴晶体中，o光沿各个方向传播时，光速相同，与此相应的折射率称o光折射率，记为no；而e光沿各个方向传播时，光速不同，只在沿光轴方向传播时，光速与o光光速相同，沿与光轴垂直的方向传播时，光速与o光光速相差最大，与这个光速相应的折射率称e光折射率，统称为主折射率。