Entre los minerales, casi todos constituidos por material cristalino, es muy frecuente el fenómeno de la doble refracción o birrefringencia. Este fenómeno se observó en el siglo XVI, por el danés Erasmus Bartholinus sobre una variedad muy transparente de calcita que procedía de Islandia: el denominado «espato de Islandia, hoy muy apreciado y casi inencontrable.

En el siglo XIX este fenómeno fue estudiado por varios físicos, sobre todo franceses, Biot, Aragó, y ahora se explica perfectamente una vez estudiado. En esencia, se trata que la velocidad de la luz que atraviesa un cristal, para una sola longitud de onda, no es jamás la misma, al menos en la mayor parte de los casos, sino que depende de la dirección de vibración de la luz, puesto que el índice de refracción depende de la velocidad de la luz en el medio, resulta que en los cristales (excepto los del sistema cúbico) no se tiene un único índice de refracción, sino que varía según la dirección de vibración de los rayos: en esencia, de la dirección a lo largo de la cual se observan los cristales y puesto que las vibraciones son perpendiculares a la dirección de los rayos también de la dirección (plano) de polarización de la luz.

Este fenómeno lleva a un desdoblamiento de las imágenes, cada una de las cuales es propia de un rayo con un determinado índice de refracción, estos rayos están polarizados, con los planos de polarización perpendiculares uno al otro y corresponden a los índices máximo y mínimo propios de esa sección.

La representación de los índices de refracción.

La simetría de los cristales viene respetada, en el sentido de que a direcciones equivalentes por simetría deben corresponder iguales índices de refracción, y esta igualdad se debe verificar sobre todo por cuanto respecta a la dirección de vibración de la luz, que es perpendicular a la dirección de propagación.

Una evidencia del fenómeno verdaderamente útil consiste en representar bajo forma de un sólido que es, generalmente, un elipsoide de tres ejes, los índices de refracción. Esto se puede hacer representando con segmentos que parten todos del mismo punto, el recíproco del índice de refracción propio de una determinada dirección de vibración, que coincide con la del segmento.

Los puntos de llegada de todos los segmentos definen un elipsoide, como se ha dicho, y se demostrará que para una determinada sección del cristal que es perpendicular a una cierta dirección de observación, la correspondiente sección del elipsoide (que es, generalmente, una elipse) representa con su diámetro máximo y mínimo, los recíprocos de los índices de refracción de los dos rayos que se obtienen por birrefringencia cuando se observa el cristal en esa dirección.

Si la sección de la elipse es un círculo, no se observa birrefringencia, puesto que los dos diámetros de la elipse son iguales (degenerando ésta en un círculo) y los dos rayos tienen el mismo dice de refracción.

ENCICLOPEDIA LOS MINERALES, Ediciones Nueva Lente, página 695