Многие прозрачные кристаллы (исландский шпат, турмалин и др.)  обладают способностью двойного лучепреломления. При попадании в кристалл луч света разделяется на два  плоско поляризованных луча с взаимно перпендикулярной ориентацией световых векторов. Эти лучи называются обыкновенный (о) и необыкновенный (е). Обыкновенный луч распространяется по всем направлениям в кристалле с одинаковой скоростью и, следовательно, показатель преломления (n_o) для него есть величина постоянная. Необыкновенный луч распространяется в различных направлениях с разными скоростями, и показатель преломления (n_e) является переменной величиной и зависит от направления луча. Таким образом, обыкновенный луч подчиняется закону преломления, а для необыкновенного луча этот закон не выполняется.

В кристаллах существует особое направление, в котором лучи не разделяются, называется оно оптической осью кристалла. Вдоль оптической оси оба луча распространяются с одинаковой скоростью (n_о = n_е).

В зависимости от симметрии кристаллы подразделяются на одноосные и двуосные, то есть имеют одну или две оптические оси.

Некоторым кристаллам свойственен дихроизм – явление, при котором один луч (обыкновенный или необыкновенный) поглощается в кристалле значительно сильнее, чем другой. Например, в пластинке турмалина толщиной  1 мм полностью поглощается обыкновенный луч и из кристалла выходит только необыкновенный плоско поляризованный луч. Таким образом, дихроичные кристаллы можно использовать как поляризаторы.

При применении других кристаллов в качестве поляризаторов используются специально изготовленные призмы, например призма Николя (николь).