透明材料的折射指數是一種無尺寸的性質，它指定了光線通過材料時減慢速度的係數。對於大多數材料而言，折射指數並不取決於光的行進方向與偏光方向。但是，應力可能會改變材料的折射指數。如果不同的方向會產生不同的應力，則材料的折射指數可能取決於入射光的偏光。這種現象就叫做雙折射。
透明材料中因應力所導致的雙折射。水平與垂直偏光會以不同的速度通過材料並以異相射出。
應力雙折射
在非結晶材料中，沿軸偏光的折射指數會隨著該軸的線性應力及垂直於該軸的橫向應力成比例變化。這些比例稱為應力光學係數，屬於材料類型的性質。
雙折射的視覺效果
根據入射光的配向與偏光，以及材料中的主應力方向，雙折射會產生兩種不同的視覺效果。在主要想用於光學目的的零件中，一般都不希望出現這兩種效果。
- 阻力
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普通的光線不會偏光，也就是說，其中包含多條光束，垂直於行進方向，往所有可能的方向偏光。當光線進入雙折射材料時，它會分解成沿每個主應力方向偏光的分量光束。這裡的每一條光束都會經歷不同的折射指數，因此從材料中射出時，速度都各自不同。當各條光束重新結合時，相位已經不同。此相位差異有時候又稱為延遲。傳送的光束最終可能都會有不同於入射光束的偏光方向 (或偏光方向的分佈)。如果光線一開始就偏光，或後來才產生偏光，則其分量光束可能會發生破壞性的干擾，使傳送出來的光線出現間歇明暗的光帶。將材料置於兩個交叉偏光的濾鏡之間，便可看見此效果。
延遲。水平與垂直偏光的光波會以距離 x 的偏移射出。這可以完全用長度來表示，或用波長的比率表示 (波的四分之一，或 90°)。
- 雙影像
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如果光線行進方向不與其中一個主應力方向平行，則即使入射光法向於材料表面，一條偏光的分量光束 (「特殊的」光束) 也可能會折射。""當光束從材料中射出時，光束會偏移於另一條 (「普通的」) 光束，導致產生雙影像。""