Bij breking van het licht aan het scheidingsvlak tussen de lucht en een kristal, mits dit niet tot het regulaire kristalstelsel behoort, merkt men niet één, maar twee gebroken stralen op. Dit verschijnsel is door Bartholinus ontdekt in 1669 aan een stuk calciet.
Men onderscheidt bij kalkspaat en andere eenassige kristallen (tetragonale of hexagonale stelsels) de beide gebroken stralen in de gewone en de buitengewone straal. De gewone straal volgt de wet van Snellius: sin i/sin r = n; de buitengewone straal voldoet hieraan niet. De beide stralen zijn nog fysisch hierdoor onderscheiden, dat de gewone straal gepolariseerd is loodrecht op het invalsvlak (zie polarisatie), de buitengewone in het invalsvlak. Huygens gaf van het afwijkende gedrag van de buitengewone straal de volgende verklaring. Deze straal heeft in het anisotrope kristal naar verschillende richtingen verschillende voortplantingssnelheden. Volgens een algemeen principe, dat Fermat reeds uitgesproken had, kiest de lichtstraal die weg, welke het vlugst wordt afgelegd.Eigenlijk berust de dubbele breking echter primair niet op het feit, dat de voortplantingssnelheid afhankelijk is van de straalrichting, maar van de trillingsrichting. De meetrillende materie (hoofdzakelijk electronen) is nl. in het kristal anisotroop gebonden, zodat ze gemakkelijker in de ene richting meetrilt dan in de andere. De mate van het meetrillen bepaalt de voortplantingssnelheid. Nu kan men iedere trilling ontbinden in drie onderling loodrechte hoofdrichtingen. Dienovereenkomstig heeft het algemene „tweeassige” kristal (rhombische, monokliene of trikliene stelsel) drie hoofdsnelheden voor het licht, meestal aangegeven door de drie hoofdbrekingsindices n1 , n2 , n3 (n = c/v).
Construeert men op de hoofdbrekingsindices als halve assen een ellipsoïde, de zgn. indicatrix, dan kan men hieruit de twee voortplantingssnelheden in een bepaalde uitbreidingsrichting als volgt afleiden: Snijdt de indicatrix met een vlak loodrecht op de beschouwde uitbreidingsrichting, dan geven de twee halve assen van de doorsnee zowel door haar richting de polarisatierichtingen als door haar lengte de brekingsindices van de twee golven in de bewuste richting. Uit de zo gevonden golfsnelheden kan men volgens het principe van Huygens de stralengang afleiden. Bij de twee cirkelvormige doorsneden van de indicatrix horen de twee optische assen, waarlangs de twee snelheden samenvallen en dus geen dubbele breking optreedt. Voor een omwentelingsellipsoïde krijgt men de wetten voor eenassige kristallen (zie boven) als bijzonder geval terug.
In bepaalde gevallen kan conische refractie optreden, waarbij één straal zich uitbreidt tot een stralenkegel.
De hoofdbrekingsindices, die onder een polarisatiemicroscoop volgens de zgn. immersiemethode bepaald kunnen worden, dienen voor determinering van kristallen.
Onder accidentele dubbele breking verstaat men het dubbel brekend worden van een gewoonlijk isotrope stof door bijzondere omstandigheden. Zo wordt glas door buigen of strekken dubbel brekend en men maakt van deze spanningsdubbelbreking gebruik om de spanningen, die aan een constructieobject (brug, hijskraan e.d.) zullen optreden, aan een doorzichtig klein model te bepalen: foto-elastisch onderzoek. De door electrische velden veroorzaakte accidentele dubbele breking in sommige vloeistoffen (bijv. zwavelkoolstof of nitrobenzol) heet Kerr-effect en wordt o.a. bij sommige systemen van geluidsfilm benut.
PROF. DR J. A. PRINS
Lit.: P. Terpstra, Phenomenologische kristaloptiek (1929).
