วัสดุบางชนิด เช่น แคลไซท์หรือควอทซ์ มีคุณสมบัติที่เรียกว่า Birefringent คือมีค่าดัชนีหักเห 2 ค่า เนื่องจากแสงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่เท่ากันในแต่ละทิศทางของผลึก เมื่อฉายแสงที่ไม่โพลาไรส์เข้าสู่ผลึกของวัสดุเหล่านี้ แสงที่หักเหออกมาจึงเป็นลำแสงโพลาไรส์ ซึ่งต่างก็เป็นแสงโพลาไรส์ทั้งคู่ โดยมีทิศของโพลาไรเซชัน

เมื่อแสงผ่านเข้าไปในแก้ว แสงจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่ากันทุกทิศทาง เพราะแก้วมีดรรชนีหักเหเพียงค่าเดียว แต่เมื่อแสงผ่านเข้าไปในผลึกแคลไซต์หรือควอตซ์ แสงจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากันทุกทิศทาง ด้วยเหตุนี้แสงที่ผ่านแคลไซต์จึงหักเหออกเป็น 2 แนว (double diffraction หรือ birefringence) ดังรูป 18.22 รังสีหักเหทั้งสองแนวเป็นแสงโพลาไรส์ โดยมีสนามไฟฟ้าของรังสีหักเหแต่ละรังสีตั้งฉากกัน ซึ่งแสดงด้วยลูกศรและจุด รังสีที่แทนด้วยจุด เรียกว่า รังสีธรรมดา (ordinary ray) มีอัตราเร็วเท่ากันทุกทิศทาง รังสีที่แทนด้วยลูกศร เรียกว่า รังสีพิเศษ (extraordinary ray) มีอัตราเร็วในผลึกต่างกันในทิศที่ต่างกัน