Jedna z metod uzyskania światła spolaryzowanego polega na wykorzystujaniu, występującej w pewnych kryształach, zależności współczynnika załamania światła od kierunku polaryzacji. W module Prawo odbicia i załamania zakładaliśmy, że współczynnik załamania, nie zależy od kierunku rozchodzenia się światła w ośrodku ani od jego polaryzacji. Ciała spełniające te warunki nazywamy ciałami optycznie izotropowymi. Istnieje jednak szereg ciał anizotropowych i dotyczy to nie tylko własności optycznych, ale wielu innych. Na przykład, pewne kryształy łamią się łatwo tylko w jednej płaszczyźnie, a opór elektryczny mierzony w różnych kierunkach jest różny, niektóre kryształy łatwiej magnesuje się w jednym kierunku niż innych, itd.

Na Rys. 1 pokazana jest niespolaryzowana wiązka światła padająca na kryształ kalcytu (CaCO \( _{3} \)) prostopadle do jednej z jego ścian.

Pojedyncza wiązka światła rozszczepia się, przechodząc przez kryształ, na dwa promienie. Mamy do czynienia z dwójłomnością czyli podwójnym załamaniem.

Jeżeli zbadamy obie wychodzące wiązki za pomocą płytki polaryzującej, to okaże się, że obie wiązki są spolaryzowane liniowo, przy czym ich płaszczyzny drgań są wzajemnie prostopadłe. Wiązki te noszą odpowiednio nazwy promienia zwyczajnego (o) i promienia nadzwyczajnego (e). Ponadto okazuje się, że promień zwyczajny spełnia prawo załamania (tak, jak dla ośrodka izotropowego), a promień nadzwyczajny tego prawa nie spełnia.

Zjawisko to tłumaczy się tym, że promień o przechodzi przez kryształ z jednakową prędkością we wszystkich kierunkach (ma jeden współczynnik załamania \( n_{o} \)) tak, jak izotropowe ciało stałe, natomiast prędkość promienia e zależy od kierunku w krysztale i zmienia się od wartości \( v_{o} \) do \( v_{e} \), a współczynnik załamania od \( n_{o} \) do \( n_{e} \). Dla kalcytu \( n_{o} \) = 1.486, a \( n_{e} \) = 1.658. Wielkości \( n_{e} \) i \( n_{o} \) nazywamy głównymi współczynnikami załamania kryształu.

Niektóre podwójnie załamujące kryształy wykazują ponadto własność nazywaną dichroizmem. Kryształy te pochłaniają jeden z promieni (o lub e) silniej niż drugi. Na wykorzystaniu tego zjawiska opiera się działanie szeroko stosowanych polaroidów.