如果知道光波传播方向与两光轴的夹角θ1、θ2，则相应的两个折射率为

已知波矢和D的方向,可以用作图法由折射率椭球求出光线方向（图3）。过波矢方向和D作一平面，在折射率椭球上截出一个椭圆,D与此椭圆交点处的椭圆法线方向就是E的方向。光线方向t也在此平面内，并垂直于E。

折射率椭球的对称轴也是晶体的三个主轴，它们与晶轴间的相对关系称为折射率椭球在晶体中的光性方位。单轴晶体的光性方位很简单，最高重对称轴为旋转椭球的旋转对称轴。正交晶系晶体的三个互相正交的二重轴就是折射率椭球的三个对称轴，但每一个晶轴可以是n1、n2或n3所对应的轴，所以共有六种可能的光性方位。单斜晶系的二重轴或对称面的法向是折射率椭球的一个对称轴，但可以对应于三个主折射率中的任何一个，所以共有三种可能的光性方位。三斜晶系晶体的三个晶轴都与折射率椭球的三个对称轴斜交。

折射率椭球的形状和方位都可随光波波长变化，称为折射率椭球的色散。立方晶体的折射率椭球的色散就是球的半径随波长变化。单轴晶体的光轴方向不随波长改变,但n0和ne可以是波长的不同函数。双轴晶体的折射率椭球色散因晶系而异。正交晶系晶体的折射率椭球对称方向不随波长改变，而三个主折射率可以是波长的不同函数。单斜晶系晶体沿二重轴或对称面法向的那个主轴的方向不随波长变化，另两个椭球对称轴方向和三个主折射率都随波长改变。三斜晶系晶体的三个主轴方向和主折射率都随光波波长变化。

又称光波面，对于各向异性光学媒质，它是一个四次双叶曲面（单轴晶体情况见图4）。当光线沿某一方向传播时，由光线面上平行于该方向的两个矢径的长度乘以真空光速，即得到该方向的两个光线速度。当给定光线速度时，通过光线面上相应矢径的端点作光线面的法线，它就是与该光线对应的波矢方向。

光线面对确定晶体的折射光线方向起着重要的作用。各向异性光学媒质中的惠更斯次波即是与光线面相似的曲面。惠更斯次波的包络面就是光波的波阵面。具体作图方法见图5。BD下方为晶体，设光线由E传播至B需时间t,图中两曲面就是以vrt为矢径作得的光线面的相似曲面,DF和DG就是两折射线方向，DH是光线DG对应的波矢方向。晶体光学几何作图法中引入的其他三维曲面较少应用，不再介绍。

旋光晶体 　对于具有旋光性的晶体，除非在非常接近光轴方向，晶体的旋光性总是叠加于通常的双折射上，如同一个微扰，所有有关非旋光性晶体的晶体光学结论只需加上旋光性修正就可用于旋光晶体。在旋光性单轴或双轴晶体中,任意给定一个不沿着光轴的波矢方向,则有且只有两个确定的椭圆偏振光波通过晶体时偏振态不发生改变,两椭圆的长短轴之比相同,但D旋转的方向相反，且两椭圆的长轴分别在由折射率椭球所确定的两个D的振动方向。由于椭圆长短轴相差悬殊，实际上非常接近平面偏振光。