Taucht man einen Stab in ein Glas Wasser und sieht hinein, erscheint der Stab verbogen. Das liegt daran, dass ein Lichtstrahl, der in ein Medium unterschiedlicher Dichte eindringt an dessen Oberfläche abgelenkt wird. Man sagt auch der Lichtstrahl wird gebrochen. In diesem Fall sind es die Lichtstrahlen, die aus dem Wasser in die Luft austreten, und in unser Auge gelangen.
Ein Lichtstrahl kann beim Eintritt in ein Medium allerdings auch doppelt gebrochen werden, d.h. in zwei Strahlen geteilt werden. Alle optisch anisotropen Kristalle (außer denen des kubischen Kristallsystems), z.B. Granat, Fluorit oder Halit (Steinsalz) sind mehr oder weniger stark doppelbrechend. Meist ist diese Eigenschaft mit bloßem Augen nicht erkennbar. Mit einem Refraktometer kann man die Doppelbrechung eines Minerals genau bestimmen.
Ein eindrucksvolles Beispiel mit besonders stark ausgeprägter Doppelbrechung ist der Doppelspat, ein sehr klarer, farbloser Kalzit mit rhomboedrischer Kristallstruktur. Legt man einen Solchen auf beschriebenes Papier, so erscheint die Schrift, zueinander verschoben, doppelt. Die von dem Papier reflektierten Lichtstrahlen werden an der Kristalloberfläche geteilt. Die zwei Strahlen durchdringen den Kristall und treten auf der anderen Seite wieder aus, wobei sie zwei Bilder vortäuschen.
